上电复位延时电路

80C51单片机上电复位和复位延时的时序分析80C51单片机的上电复位POR（Power On Reset）实质上就是上电延时复位，也就是在上电延时期间把单片机锁定在复位状态上.为什么在每次单片机接通电源时，都需要加入一定的延迟时间呢？分析如下.1 上电复位时序在单片机及其应用电路每次上电的过程中，由于电源回路中通常存在一些容量大小不等的滤波电容，使得单片机芯片在其电源引脚VCC和VSS之间所感受到的电源电压值VDD，是从低到高逐渐上升的.该过程所持续的时间一般为1～100 ms（记作taddrise）.上电延时taddrise的定义是电源电压从10% VDD上升到90% VDD所需的时间，如图1所示.图1 上电延时taddrise和起振延时tosc实测结果在单片机电源电压上升到适合内部振荡电路运行的范围并且稳定下来之后，时钟振荡器开始了启动过程（具体包括偏置、起振、锁定和稳定几个过程）.该过程所持续的时间一般为1～50 ms（记作tosc）.起振延时tosc的定义是时钟振荡器输出信号的高电平达到Vih1所需的时间.从图1所示的实际测量图中也可以看得很清楚.这里的Vih1是单片机电气特性中的一个普通参数，代表XTAL1和RST引脚上的输入逻辑高电平.例如，对于常见的单片机型号AT89C51和AT89S51，厂家给出的Vih1值为0.7VDD～VDD+0.5 V.从理论上讲，单片机每次上电复位所需的最短延时应该不小于treset.这里，treset等于上电延时taddrise与起振延时tosc之和，如图1所示.从实际上讲，延迟一个treset往往还不够，不能够保障单片机有一个良好的工作开端.在单片机每次初始加电时，首先投入工作的功能部件是复位电路.复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作TRST），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时，如图2所示.图2 复位信号释放的时机2 上电复位电路3款上述一系列的延时，都是利用在单片机RST引脚上外接一个RC支路的充电时间而形成的.典型复位电路如图3（a）所示，其中的阻容值是原始手册中提供的.在经历了一系列延时之后，单片机才开始按照时钟源的工作频率，进入到正常的程序运行状态.从图2所示的实测曲线中可以同时看到4条曲线：VDD、Vrst、XTAL2和ALE.在电源电压以及振荡器输出信号稳定之后，又等待了一段较长的延时才释放RST信号，使得CPU脱离复位锁定状态；而RST信号一旦被释放，立刻在ALE引脚上就可检测到持续的脉冲信号.图3 上电复位延时电路由于标准80C51的复位逻辑相对简单，复位源只有RST一个（相对新型单片机来说，复位源比较单一），因此各种原因所导致的复位活动以及复位状态的进入，都要依靠在外接引脚RST上施加一定时间宽度的高电平信号来实现.标准80C51不仅复位源比较单一，而且还没有设计内部上电复位的延时功能，因此必须借助于外接阻容支路来增加延时环节，如图3(a)所示.其实，外接电阻R还是可以省略的，理由是一些CMOS单片机芯片内部存在一个现成的下拉电阻Rrst.例如，AT89系列的Rrst 阻值约为50～200 kΩ；P89V51Rx2系列的Rrst阻值约为40～225 kΩ，如图4所示.因此，在图3(a)基础上，上电复位延时电路还可以精简为图3(b)所示的简化电路（其中电容C的容量也相应减小了）.图4 复位引脚RST内部电路在每次单片机断电之后，须使延时电容C上的电荷立刻放掉，以便为随后可能在很短的时间内再次加电作好准备.否则，在断电后C还没有充分放电的情况下，如果很快又加电，那么RC支路就失去了它应有的延迟功能.因此，在图3(a)的基础上添加一个放电二极管D，上电复位延时电路就变成了如图3(c)所示的改进电路.也就是说，只有RC支路的充电过程对电路是有用的，放电过程不仅无用，而且会带来潜在的危害.于是附加一个放电二极管D 来大力缩短放电持续时间，以便消除隐患.二极管D只有在单片机断电的瞬间（即VCC趋近于0 V，可以看作VCC对地短路）正向导通，平时一直处于反偏截止状态.3 上电复位失败的2种案例分析假如上电复位延迟时间不够或者根本没有延时过程，则单片机可能面临以下2种危险，从而导致CPU开始执行程序时没有一个良好的初始化，甚至陷入错乱状态.①在时钟振荡器输出的时钟脉冲还没有稳定，甚至还没有起振之前，就因释放RST信号的锁定状态而放纵CPU开始执行程序.这将会导致程序计数器PC中首次抓取的地址码很可能是0000H之外的随机值，进而引导CPU陷入混乱状态.参考图5所示的实测信号曲线.图5 在时钟未稳定前释放RST的情况②在电源电压还没有上升到合适范围之前（自然也是时钟尚未稳定之前），就释放RST 信号的锁定状态，将会使单片机永远感受不到复位信号、经历不到复位过程、包含PC在内的各个SFR内容没有被初始化而保留了随机值，从而导致CPU从一个随机地址开始执行程序，进而也陷入混乱状态.参考图6所示的实测信号曲线.图6 在电源和时钟均未稳定前释放RST的情况4 外接监控器MAX810x为了提高单片机应用系统的稳定性，以及保障单片机应用系统的可靠复位，许多世界著名的半导体公司，陆续推出了种类繁多、功能各异、封装微小的专用集成电路.本文仅以带有电源电压跌落复位和上电延迟复位功能的3脚芯片MAX810x为例，简单说明.MAX810x（x = L、M、J、T、S或R）是美国Maxim公司研制的一组CMOS电源监控电路，能够为低功耗微控制器MCU(或μC)、微处理器MPU(或μP)或数字系统监视3~5 V 的电源电压.在电源上电、断电和跌落期间产生脉宽不低于140 ms的复位脉冲.与采用分立元件或通用芯片构成的欠压检测电路相比，将电压检测和复位延时等功能集成到一片3引脚封装的小芯片内，大大降低了系统电路的复杂性，减少了元器件的数量，显著提高了系统可靠性和精确度.应用电路如图7所示.图7 外接带延时功能的电压检测复位电路MAX810x系列产品提供高电平复位信号，并且还能提供6种固定的检测门限(4.63 V、4.38 V、4.00 V、3.08 V、2.93 V和2.63 V).例如，MAX810M的检测门限电压就是4.38 V，回差电压约为0.16 V.对于MAX810，在电源上电、断电或跌落期间，只要VCC还高于1.1 V，就能保证RESET 引脚输出高电压.在VCC上升期间RESET维持高电平，直到电源电压升至复位门限以上.在超过此门限后，内部定时器大约再维持240 ms后释放RESET，使其返回低电平.无论何时只要电源电压降低到复位门限以下（即电源跌落），RESET引脚就会立刻变高.。

复位电路工作原理如右图所示，VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。

工作期间，按下S，C放电。

S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。

几个毫秒后，单片机进入工作状态。

要保证rst(9脚)保持两个机器周期以上的高电平（大约10ms）就能使单片机正常复位，当晶振频率为12MHz时，复位典型值是R17=8.2k,C13=10uF，
简单的计算出RC延时电路所产生的时间延时，例如R=470K,C=0.15UF 时间常数直接用R*C就行了!!!
V0 为电容上的初始电压值；
V1 为电容最终可充到或放到的电压值；
Vt 为t时刻电容上的电压值。

则，
Vt="V0"+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)]
或，
t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]
求充电到90%VCC的时间。

（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC）
代入上式： 0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)]既 [[1-exp(-t/RC)]=0.9；
exp(-t/RC）=0.1
- t/RC=ln(0.1)
t/RC=ln(10) ln10约等于2.3
也就是t=2.3RC。

带入R=10k C=10uf得。

t=2.3*10k*10uf=230ms。

专利名称：一种上电复位电路
专利类型：发明专利
发明人：马腾飞,张宁,钱翼飞,叶立申请号：CN201710169793.3申请日：20170321
公开号：CN106972846A
公开日：
20170721
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种上电复位电路，包括：触发电压产生电路，用于产生上电时的上电触发电压和掉电时的掉电触发电压；延迟电路，用于上电时将上电触发电压延时输出；整形电路，用于将该延迟电路输出的电压进行整形为数字电路所需的数字信号，本发明通过利用NMOS管的本身的阈值电压来建立电路的翻转电压，同时利用电容充放电的特点来改变其输出信号的延时时间，实现了一种结构简单，并且可以调整延时时间的上电复位电路。

申请人：上海华力微电子有限公司
地址：201203 上海市浦东新区张江开发区高斯路568号
国籍：CN
代理机构：上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：智云
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fpga上电复位电路FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它具有灵活性和可重构性，能够根据需要实现各种不同的硬件功能。

然而，当FPGA上电时，为了确保其正常工作，需要进行复位操作。

FPGA上电复位电路是一种用于初始化FPGA内部逻辑电路的电路。

在FPGA上电的瞬间，内部逻辑电路处于未知状态，可能出现不可预测的错误。

为了避免这种情况的发生，需要通过复位电路将FPGA内部的逻辑电路置于已知的初始状态。

FPGA上电复位电路一般由复位信号生成电路和复位控制电路组成。

复位信号生成电路根据上电信号产生一个短暂的复位信号，用于将FPGA内部的逻辑电路复位。

复位控制电路则用于控制复位信号的产生和传递。

在FPGA上电时，复位控制电路首先接收上电信号，并产生一个复位使能信号。

复位使能信号会触发复位信号生成电路，使其产生一个短暂的复位信号。

该复位信号通过复位引脚输入到FPGA内部的逻辑电路中，将其置于初始状态。

复位信号生成电路一般会采用RC延时电路来产生短暂的复位信号。

RC延时电路由电阻和电容组成，通过选择合适的电阻和电容值，可以实现一定时间的延时。

当上电信号到来时，RC延时电路会产生一个延时后的复位信号，以确保FPGA内部的逻辑电路有足够的时间进入初始状态。

复位信号生成电路还可以根据需要进行进一步的优化。

例如，可以添加多级RC延时电路，以实现更长的复位时间。

此外，还可以使用带有可编程延时器的芯片来实现更精确的延时控制。

除了上电复位外，FPGA还可以通过外部复位信号进行复位。

外部复位信号可以由其他电路或处理器产生，并通过引脚输入到FPGA 中。

当外部复位信号到达时，复位控制电路会将其传递给复位信号生成电路，使其产生复位信号。

这样，可以在FPGA工作过程中随时进行复位操作，以应对特定的情况。

总结起来，FPGA上电复位电路是一种用于初始化FPGA内部逻辑电路的电路。

它通过产生短暂的复位信号，将FPGA内部的逻辑电路置于初始状态。

上电复位原理上电复位是指在电路系统中，当电源被接通时，系统会自动进行一系列的初始化操作，将系统的各个部分恢复到初始状态，以确保系统能够正常运行。

上电复位原理是电子设备中非常重要的一部分，它直接关系到系统的稳定性和可靠性。

下面将详细介绍上电复位的原理及其在电子设备中的应用。

在电子设备中，上电复位是通过复位电路来实现的。

当电源被接通时，复位电路会检测电压的变化，一旦检测到电压已经达到设定的工作电压，复位电路会立即启动，向系统中的各个部分发送复位信号，使得系统中的各个部件都能够回到初始状态。

这样，系统就可以在一个稳定的状态下开始工作。

复位电路通常由复位触发器、延时电路和复位控制器组成。

复位触发器用于检测电源电压的变化，一旦检测到电压已经稳定，就会向延时电路发送信号。

延时电路的作用是延迟一段时间后再向复位控制器发送复位信号，这是为了确保系统中的各个部分都能够在电压稳定后再进行复位操作，以免因电压波动而引起误操作。

复位控制器接收到复位信号后，会向系统中的各个部分发送复位信号，使得系统中的各个部件都能够回到初始状态。

上电复位原理在电子设备中有着广泛的应用。

在微处理器、微控制器、FPGA等集成电路中，都会使用上电复位电路来确保系统在上电后能够正常工作。

此外，在一些对系统稳定性要求较高的电子设备中，也会采用多重复位电路来增加系统的稳定性，以应对电源波动等突发情况。

总之，上电复位原理是电子设备中非常重要的一部分，它通过复位电路来确保系统在上电后能够正常工作。

复位电路由复位触发器、延时电路和复位控制器组成，通过协同工作来实现对系统的复位操作。

上电复位原理在电子设备中有着广泛的应用，能够提高系统的稳定性和可靠性，是电子设备中不可或缺的一部分。

51单片机复位电路设计方案单片机复位电路是一个重要的设计方案，它负责在单片机系统上电或复位时提供稳定且可靠的复位信号。

在这篇文章中，我将详细介绍关于51单片机复位电路设计方案的内容。

首先，我们需要了解什么是复位电路以及其作用。

复位电路是一种用于将电路或系统恢复到初始状态的电路。

在单片机系统中，复位电路主要用于在上电或复位时将单片机恢复到初始状态，并使其能够正常运行。

设计一个稳定可靠的51单片机复位电路需要考虑以下几个方面：1.复位信号的稳定性：复位信号应在一定时间内保持稳定，以确保单片机能够正确复位。

在电源上电或复位时，电压会有漂移或干扰，因此需要使用适当的电源抗扰动技术来确保复位信号的稳定性。

2.复位电路的响应时间：复位电路应能够在尽可能短的时间内产生复位信号，以确保单片机能够及时进入复位状态。

通常情况下，复位信号的响应时间应小于单片机的启动时间。

3.复位电路的保护机制：复位电路应具有过压、过流和电源反接保护功能，以防止由于异常情况导致单片机受损。

基于以上几个方面的要求，下面是一种常见的51单片机复位电路设计方案：1.采用稳压芯片：稳压芯片可以提供稳定的电源电压，从而保证复位信号的稳定性。

常见的稳压芯片有LM7805、LM1117等，可以根据实际需求选择合适的稳压芯片。

2.使用电源滤波元件：电源滤波元件如电容和电感可以滤除电源中的噪声和干扰，保证复位电路高质量的输出。

可以使用合适的电容和电感组合构建一个有效的电源滤波电路。

3.添加复位延时电路：复位延时电路可以延迟复位信号的产生，在电源上电或复位时给单片机一定的启动时间。

可以使用RC电路或者定时器芯片等构建复位延时电路。

4.引入保护电路：保护电路可以保护复位电路不受异常情况的干扰，常见的保护电路包括过压保护电路、过流保护电路和反接保护电路等。

可以选择合适的保护元件，如稳压二极管、保险丝等来构建保护电路。

以上是一种基于常见设计要求的51单片机复位电路设计方案，可以根据实际应用需求进行调整和改进。

1.上电复位电路,2.手动复位电路,3.看门狗复位电路的工作原理-回复问题，并对每个主题进行详细的解释和说明。

1. 上电复位电路的工作原理：上电复位电路是一种电子电路，用于在电路供电时将所有的逻辑和电路状态重置为初始状态。

其主要工作原理如下：首先，当电路供电时，电源电压通过一个电压检测电路进行监测。

该电路通常由一个比较器和一个参考电压源组成。

当电源电压高于预定的阈值电压时，比较器输出高电平，表示电路供电正常；当电源电压低于阈值电压时，比较器输出低电平，表示需要进行复位。

接下来，复位信号由一个可编程延时器产生。

该延时器通常由一个RC电路和一个比较器组成。

当复位信号低电平时，RC电路开始充电，直到其电压高于阈值电压，比较器输出高电平，表示复位信号结束。

通过调整RC 电路的时间常数，可以实现不同的复位延时时间。

最后，将复位信号传递给电路中各个逻辑和存储元件，使其状态恢复到初始状态。

通常，复位信号直接连接到逻辑电路中的复位引脚。

在接收到复位信号后，逻辑电路内部的电源投入复位模式，使其状态清零。

2. 手动复位电路的工作原理：手动复位电路是一种通过人工操作来实现复位的电子电路。

其主要工作原理如下：首先，手动复位电路的核心部分是一个按钮或开关，通常被称为复位按钮。

当人工操作按钮时，复位按钮闭合，电路闭合，导通电路。

接下来，当电路闭合时，复位信号通过连接电路传递到电路中的逻辑和存储元件。

与上电复位电路类似，复位信号将使逻辑电路进入复位模式，将其状态恢复到初始状态。

最后，当按钮松开时，复位按钮断开，电路断开。

此时，复位信号停止发送，逻辑电路恢复正常工作状态。

手动复位电路通常用于故障排除或紧急情况下，通过人工操作将电路复位到初始状态。

3. 看门狗复位电路的工作原理：看门狗复位电路是一种通过定时器监测电路操作状态并进行复位的电子电路。

其主要工作原理如下：首先，看门狗复位电路的核心部分是一个看门狗定时器。

该定时器通常由一个RC电路和一个比较器组成。

单片机上电复位和低电压复位
单片机的上电复位和低电压复位是两种不同的复位方式，分别如下：
上电复位是由外部总线产生的一种异步复位，单片机电压监测电路检测到电源电压VDD上升时，会产生一个上电复位脉冲，由内部计时器进行延时后等待电源电压上升到可以工作的电压后，整个单片机系统就完成了上电复位。

需要注意的是，上电复位电路并不会检测延时过后的系统电压，如果此时的电压低于单片机的最小工作电压，整个上电复位就失效了。

低电压复位是单片机内部电压监控电路形成的异步复位。

当电源电压VDD电压小于一定触发阈值时，发出复位信号并保持到电源电压大于欠压复位功能恢复电压。

欠压复位是用来确保单片机的电源并不在有效工作电压范围之内时内部产生复位过程，使得单片机保持在正确的状态中。

欠压复位有三个重要的参数：VTR是欠压复位功能恢复电压，大于该电压值的时单片机的欠压复位状态就结束了；VTF是欠压复位功能触发电压，小于该电压值的时单片机将保持欠压复位状态；VHYS是欠压复位的回差电压，VHYS=VTR - VTF。

这个电压的主要目的是防止电源有噪声干扰的时候频繁的反弹，一般在0.1～0.2V 之间。

一种高可靠性上电复位芯片的设计引言：现代科技领域对电子产品性能的要求越来越高，微处理器系统的稳定性和抗干扰能力是电子工程师面临的一大难题，电源监控技术就是解决这一难题的有效手段之一。

上电时上电复位(Pow-on Reset，POR)电路对数字电路中移位寄存器、D触发器和计数器、模拟电路中的振荡器、比较器等单元电路进行复位，保证电路在上电过程能正确启动。

上电复位信号在电源电压上升过程中一直保持低电平(有效复位电平)，直到电源电压稳定达到系统规定的正常工作电压后转变为高电平。

传统上电复位电路是利用电容上的电压不能突变，通过RC充电来实现。

尽管“充电箝位”电路可以改善上电没有器件限制电容C充电的问题，但这种结构在二次上电时仍有可能出现失效。

在此基于比较器型复位电路，设计了高精度的带隙基准、比较器、用于门限设置及检测的内部电阻网络和复位延时电路，有效解决二次上电失效，具有高可靠性。

1电路设计与分析1.1上电复位电路的结构和原理为了解决传统上电复位电路的二次上电可能出现错误的问题，这里基于比较器结构设计了精准的带隙基准作为比较基准，其中电阻网络用于设置和检测电压，采用延时电路减小电压纹波的影响，提高了复位信号的可靠性，结构如图1所示。

在上电过程中，reset一直保持低电平，当电源电压达到预设的阈值电压后，采样电压高于基准电压Vref，比较器输出状态改变，逻辑电路控制时钟电路产生延时，100 ms后reset变为高电平，完成复位。

1.2偏置电路精确的偏置电流是整个电路准确运行的基础，因此设计一种与电源电压无关的偏置电流I，如图2所示，其中：221L W KLW =，3344L W L W =112IR V V GS GS =-21111)(21th GS OX V V L W C I -⋅=μ 22222)(21th GS OX V V L W C I -⋅=μ 忽略体效应，联解上式得：22122)11(1/2KRL W C I OX -⋅=μ由上式可知偏置电流与电源电压无关，但电阻具有温度系数，为了减小偏置电路的温度系数，电阻由正负温度系数的电阻按比例串联组成。

80C51单片机的上电复位POR80C51单片机的上电复位POR（Power On Reset）实质上就是上电延时复位，也就是在上电延时期间把单片机锁定在复位状态上。

为什么在每次单片机接通电源时，都需要加入一定的延迟时间呢？分析如下。

1 上电复位时序在单片机及其应用电路每次上电的过程中，由于电源回路中通常存在一些容量大小不等的滤波电容，使得单片机芯片在其电源引脚VCC和VSS之间所感受到的电源电压值VDD，是从低到高逐渐上升的。

该过程所持续的时间一般为1～100ms（记作taddrise）。

上电延时taddrise的定义是电源电压从10% VDD 上升到90% VDD所需的时间，如图1所示。

图1 上电延时taddrise和起振延时tosc实测结果在单片机电源电压上升到适合内部振荡电路运行的范围并且稳定下来之后，时钟振荡器开始了启动过程（具体包括偏置、起振、锁定和稳定几个过程）。

该过程所持续的时间一般为1～50 ms（记作tosc）。

起振延时tosc的定义是时钟振荡器输出信号的高电平达到Vih1所需的时间。

从图1所示的实际测量图中也可以看得很清楚。

这里的Vih1是单片机电气特性中的一个普通参数，代表XTAL1和RST引脚上的输入逻辑高电平。

例如，对于常见的单片机型号AT89C51和AT89S51，厂家给出的Vih1值为0.7VDD～VDD+0.5 V。

从理论上讲，单片机每次上电复位所需的最短延时应该不小于treset。

这里，treset等于上电延时taddrise与起振延时tosc之和，如图1所示。

从实际上讲，延迟一个treset往往还不够，不能够保障单片机有一个良好的工作开端。

在单片机每次初始加电时，首先投入工作的功能部件是复位电路。

复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作TRST），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时，如图2所示。