討論帶看門(mén)狗的復(fù)位芯片在應(yīng)用設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

在紛雜的微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，處理器與外圍電路的搭配方式是多種多樣的。但對(duì)于處理器來(lái)講，它的啟動(dòng)方式卻是一成不變的，運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格、準(zhǔn)確地重復(fù)執(zhí)行函數(shù)和指令。因此，啟動(dòng)電壓，時(shí)序等參數(shù)的正確與否成為了衡量一個(gè)電子系統(tǒng)魯棒性好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。復(fù)位芯片就此應(yīng)運(yùn)而生。

復(fù)位芯片通常與處理器、穩(wěn)壓器等結(jié)合使用。它可以針對(duì)電源軌監(jiān)控，以確保系統(tǒng)上電。與此同時(shí)，復(fù)位芯片也可以檢測(cè)故障并與處理器進(jìn)行通信，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。本文將以RS706為例，討論帶看門(mén)狗的復(fù)位芯片在應(yīng)用設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。

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RS706概述

RS706是內(nèi)部集成電源電壓監(jiān)控，上電復(fù)位，看門(mén)狗及手動(dòng)復(fù)位四種功能的多功能復(fù)位芯片，參數(shù)概括如下：

● 工作電壓范圍：1.0V至5.5V

● 功耗：40μA（最大值）

● 電源電壓監(jiān)控閾值：2.63V、2.93V、3.08V、4.00V

● 支持手動(dòng)復(fù)位輸入

● 復(fù)位脈寬：200ms

● 獨(dú)立看門(mén)狗定時(shí)器：時(shí)鐘周期1.6秒（典型值）

● 支持PFI輸入：可作為電源故障或電池低電量功能的監(jiān)測(cè)

● 工作溫度范圍：-40℃至+85℃

● 封裝：SOIC-8

圖1 RS706管腳示意圖

圖2 RS706內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

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手動(dòng)復(fù)位

在特定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（大于TMR：15ns），當(dāng)手動(dòng)復(fù)位引腳（）的輸入電壓低于手動(dòng)復(fù)位閾值電壓低電平（WDI Input Threshold-Low）時(shí)，將輸出低電平。只要引腳持續(xù)保持低電平，復(fù)位引腳也將持續(xù)輸出低電平。當(dāng)持續(xù)高于手動(dòng)復(fù)位閾值電壓高電平（WDI Input Threshold-Low）后，引腳會(huì)在1個(gè)復(fù)位脈寬（TRS）到期后拉高。其中引腳內(nèi)部支持去抖的功能，電氣上可兼容TTL和CMOS邏輯，既可以由外部的邏輯線路驅(qū)動(dòng)也可以由短路到地的按鈕觸發(fā)。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

● RS706的復(fù)位脈寬（TRS）在100至350ms之間，設(shè)計(jì)中需要結(jié)合該時(shí)間的最小值核對(duì)處理器對(duì)復(fù)位信號(hào)脈寬的要求。

● VCC電壓上升超過(guò)復(fù)位閾值電壓或者引腳拉高后，引腳仍然會(huì)保持一個(gè)復(fù)位周期的時(shí)間。

● 需注意的復(fù)位電平是否與處理器的復(fù)位電平邏輯一致。

● 假如復(fù)位信號(hào)走線過(guò)長(zhǎng)，很容易引入干擾，從而導(dǎo)致復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力不足，這種情況可以加入RS1G125驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決。

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電壓監(jiān)控

VCC輸入支持精準(zhǔn)的電壓監(jiān)控，可以監(jiān)控復(fù)位芯片的供電電壓是否有突變。

電源電壓監(jiān)控設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

● 選型和應(yīng)用中需要評(píng)估VCC的復(fù)位閾值電壓是否滿足設(shè)計(jì)需求。例如RS706-2.93YK，2.93V為其電源監(jiān)控閾值的典型值，實(shí)際中對(duì)于不同芯片來(lái)看，該值是在2.86V至3.0V之間。設(shè)計(jì)時(shí)需要特別關(guān)注該最大值是否可滿足需求。

手動(dòng)復(fù)位和電源電壓監(jiān)控的時(shí)序圖如下：

圖3 手動(dòng)復(fù)位/電源電壓監(jiān)控時(shí)序圖

當(dāng)復(fù)位芯片的電源下電（VCC下降至VRT）或者上電（VCC上升至VRT）時(shí)，均會(huì)發(fā)出一個(gè)以脈寬長(zhǎng)度為T(mén)RS的低電平信號(hào)。VCC上電穩(wěn)定后，需要至少被拉低TMR（15ns TYP）的時(shí)間，才可正常識(shí)別出手動(dòng)復(fù)位信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)TMD（23ns TYP）的時(shí)間后輸出脈寬長(zhǎng)度為T(mén)RS的低電平信號(hào)。

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電源故障輸入

RS706的電源故障輸入功能，是一個(gè)參考電壓為1.2V的電壓比較電路，因此對(duì)于RS706來(lái)說(shuō)，它除了可以監(jiān)控給自身供電的VCC1電壓之外，還可以監(jiān)控另一路輸入電源VCC2的故障與否。若電源故障輸入（PFI）引腳低于電源故障電壓閾值（PFI Input Threshold），則電源故障輸出（）降低。此外，PFI引腳還可連接到引腳，以用于監(jiān)控器/復(fù)位IC的低電平復(fù)位信號(hào)輸出。

圖4 RS706電源故障輸入功能框圖

**圖5 RS706用于雙電源監(jiān)控電路示意圖（VCC1=5V，VCC2=12V）**

當(dāng)PFI輸入高于或低于內(nèi)部比較器的參考電壓（PFI Input Threshold）的時(shí)候，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)時(shí)間后，會(huì)觸發(fā)輸出對(duì)應(yīng)高電平或低電平。VCC=5V的時(shí)候，時(shí)序圖如下：

圖6 電源故障比較器觸發(fā)時(shí)序圖

PFI功能設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

● 在設(shè)計(jì)中若不使用該功能，可將PFI接入VCC或者GND中，以防止復(fù)位芯片輸出不穩(wěn)定。

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看門(mén)狗定時(shí)器

RS706會(huì)一直監(jiān)控看門(mén)狗輸入（）引腳上的信號(hào)。若RS706未在看門(mén)狗的定時(shí)器周期內(nèi)檢測(cè)到喂狗信號(hào)，則觸發(fā)輸出。一種常見(jiàn)的應(yīng)用電路是將直連到引腳上，即可通過(guò)看門(mén)狗定時(shí)器觸發(fā)輸出。

圖7 RS706看門(mén)狗應(yīng)用電路示意圖

當(dāng)與引腳未連接時(shí)，若看門(mén)狗輸入WDI在看門(mén)狗的定時(shí)器周期（TWD）內(nèi)沒(méi)有收到脈寬信號(hào)至少在TWP（16ns min）的喂狗信號(hào)，則觸發(fā)的低電平輸出，該的低電平保持至下次WDI脈沖信號(hào)到來(lái)。

當(dāng)與引腳連接時(shí)，若看門(mén)狗輸入WDI在看門(mén)狗的定時(shí)器周期（TWD）內(nèi)沒(méi)有收到脈寬信號(hào)至少在TWP（16ns min）的喂狗信號(hào)，則觸發(fā)的低電平輸出。該低電平的持續(xù)時(shí)間很短。這是因?yàn)楫?dāng)看門(mén)狗超時(shí)后，輸出低電平至時(shí)，會(huì)立即使引腳輸出低電平，而引腳的低電平會(huì)清零看門(mén)狗定時(shí)器標(biāo)志位，的優(yōu)先級(jí)要高于看門(mén)狗。

兩種連接狀態(tài)下的波形圖如下：

圖8 RS706看門(mén)狗信號(hào)時(shí)序圖

看門(mén)狗設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

● 喂狗的時(shí)機(jī)：WDI輸入保持高電平或者低電平超出定時(shí)器的周期TWD，則內(nèi)部看門(mén)狗超時(shí)，輸出低電平，注意1.6s給出的是典型值，實(shí)際上RS706的該時(shí)間范圍是在1.0s至2.9s之間

● 如何喂狗：在看門(mén)狗的溢出周期之內(nèi)，WDI引腳電平發(fā)生變化即可認(rèn)為成功實(shí)現(xiàn)了喂狗操作，計(jì)數(shù)器將清零需要注意TWP這個(gè)參數(shù)，對(duì)于RS706來(lái)講，TWP要求至少在16ns以上。

● WDI走線不宜過(guò)長(zhǎng)并遠(yuǎn)離干擾源，以防止喂狗信號(hào)受干擾。

● 看門(mén)狗的禁用：可以將WDI引腳浮空或者連接到高阻抗?fàn)顟B(tài)的三態(tài)緩沖器上，從而禁用看門(mén)狗功能。

其他注意事項(xiàng)：

● 在復(fù)位芯片的設(shè)計(jì)中需要注意管腳的結(jié)構(gòu)屬性，包括開(kāi)漏和推挽兩種，在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要根據(jù)處理器復(fù)位管腳的屬性來(lái)選擇。