Сигнал сброса управляет последовательностью включения питания СнК

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2018

Goh Ban Hok

EDN

Как правило, системе на кристалле (СнК) необходимы два источника питания – один для ядра, а другой для схем ввода-вывода. Правильная последовательность подачи питания означает, что один из источников включается только тогда, когда дождется готовности другого, в соответствии с требованиями документации на СнК. Обычно первым должно получать питание ядро, а затем схемы ввода-вывода. Аналогичный результат может быть достигнут, если управлять не непосредственно источниками питания, а системным сбросом. Схема, решающая эту задачу, показана на Рисунке 1. В этой схеме напряжение питания ядра равно 1.8 В, а периферии – 3.3 В. СнК сбрасывается сигналом высокого логического уровня, который устанавливается сразу же с установлением напряжения питания ядра, если оно появилось раньше, чем напряжение питания схем ввода-вывода. Если же первым появляется напряжение питания периферии, сигнал сброса подается на СнК только после того, как установится напряжение питания ядра.

Рисунок 1.	В этой схеме формирования сигнала сброса используются компаратор и логический элемент «И».

Оба напряжения контролируются компаратором IC₁, работающим от источника питания периферии 3.3 В. Резистор R₂ и подстроечный резистор R₁ образуют делитель напряжения, позволяющий устанавливать опорное напряжение, соответствующее напряжению питания ядра. В данном случае опорное напряжение на выводе 3 равно 1.65 В. Кнопка S₁ предназначена для принудительного сброса СнК.

Как видно из осциллограммы, представленной на Рисунке 2, первым включается питание ядра (канал A), а за ним следует питание схем ввода-вывода (канал B). Компаратор IC₁ остается в неактивном состоянии до тех пор, пока не появится напряжение питания периферии. При включении напряжения питания периферии начинают работать компаратор IC₁ и логический элемент «И» IC_2A. Поскольку напряжение на выводе 2 компаратора выше, чем на выводе 3, напряжение на выходе 7, подтянутое резистором R₅, имеет высокий уровень.

Рисунок 2.	Когда напряжение питание ядра (канал A) появляется раньше, чем напряжение питания периферии (канал B), сигнал сброса (канал D) ожидает заряда конденсатора (канал C).

В исходном состоянии сигнал сброса на выводе 1 микросхемы IC_2A (канал C) имеет нулевой уровень, и начинается заряд конденсатора C₁ через резистор R₆ до напряжения питания периферии. Постоянная времени RC выбирается в соответствии с требованиями конкретного приложения. После того, как C₁ зарядится до уровня «лог. 1», напряжение на выходе схемы (вывод 3 микросхемы IC_2A) станет высоким (канал D), и произойдет сброс СнК.

Рисунок 3.	Когда напряжение питания ядра (канал A) запаздывает относительно напряжения питания периферии, уровень сигнала сброса СнК (канал D) остается низким.

На Рисунке 3 сначала появляется питание периферии (канал B), а за ним – питание ядра (канал A). Напряжение питания ядра устанавливается после того, как заканчивается заряд конденсатора C₁, происходящий с постоянной времени R₆C₁. Когда напряжение питания ядра равно 0 В, напряжение на входе 3 компаратора выше, чем на входе 2. Поэтому выходной сигнал компаратора на выводе 7 имеет низкий уровень. После того, как напряжение питания периферии зарядило конденсатор C₁, уровень напряжения на входе 1 логического элемента IC_2A остается высоким. Уровень выходного сигнала сброса сохраняется низким, поскольку напряжение питания ядра еще не появилось. После того, как приходит питание ядра, напряжение на входе 2 компаратора становится выше, чем пороговое напряжение на входе 3, и на выходе 7 компаратора устанавливается уровень «лог. 1». Поскольку внутренний сигнал ВХОД СБРОСА уже раньше стал высоким, на выходе элемента «И» также появится «лог. 1» и сбросит СнК с опозданием на время задержки распространения в логическом элементе.

Рисунок 4.	После того, как оба напряжения установились, и конденсатор разрядился, уровень сигнала сброса (канал D) становится высоким.

На Рисунке 4 напряжение питания периферии (канал B) появляется первым, а за ним следует напряжение питания ядра (канал A). Этот случай похож на предыдущий (Рисунок 3), за исключением того, что ядро получает питание раньше, чем успевает зарядиться конденсатор C₁. «Лог. 1» на выходе 7 компаратора устанавливается, когда включается питание ядра и напряжение на выводе 2 пересекает порог 1.65 В, заданный соотношением сопротивления делителя R₁/R₂.Однако уровень сигнала сброса СнК станет высоким только тогда, когда напряжение на конденсаторе C₁ вырастет до порогового уровня «лог.1». Затем логический элемент «И» (IC_2A) формирует сигнал сброса СнК.

Материалы по теме