嵌入式硬件系统中的基础电子线路设计 34页

第七章嵌入式硬件系统中的基础电子线路设计 7.6复位电路为确保系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 常见的复位电路目前为止，复位电路主要有四种类型：（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。 （1）微分型复位电路 （2）积分型复位电路 （3）比较器型复位电路 （4）看门狗型复位电路看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时，定时复位计数器，使得计数器的值不超过某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数器不能被复位，因此其计数会超过某一值，从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作状态。 典型应用的Watchdog复位电路如图。此复位电路的可靠性主要取决于软件设计。 专用复位芯片简介（MAX813L）目前，在市场上有许多流行的专用复位芯片，以Maxim公司生产的MAX813L为例。MAX813L具有上电复位、Watchdog输出、掉电电压监视、手动复位四大功能。 ，WDI（WatchdogInput）主要是作为Watchdog计数器重定用的。在1.6秒内若CPU不触发复位看门狗定时器，则WDO（WatchdogOutput）将输出低电平。 复位电路设计时的注意点在各种复位电路中，微分复位电路简单，但易引入干扰没有监控CPU运行的能力；积分复位电路简单可靠，但由于对电源电压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的情况； 比较器复位电路电路较复杂，工作可靠；Watchdog复位电路电路较复杂，工作可靠并且具有监控CPU运行的能力。在使用中应根据电路板的空间、电源电压特性、系统运行现场等情况， 综合考虑而定。般有以下几条可供参考：（1）在使用微分型复位电路并且使用稳压电源时，应考虑在电容输入端加入适当的电感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的产生。在电路板空间有限的情况下可以选用此复位电路。 （2）在使用积分型复位电路时，一方面应着重考虑上电复位时电源电压的上升率，特别在电源电压上升率较小时，应考虑用较为复杂的比较型复位电路。另一方面应考虑电路是否有降压举措以降低功耗，若有则应考虑二极管的正向压降对复位电路的影响。 （3）在设计比较器型复位电路时，应着重考虑电源电压的波动性。当系统工作在恶劣环境下时，外界干扰的窜入可能引起毛刺电压，从而导致不正常的复位。为此有必要根据手刺电压的峰峰值以及脉宽采取以下措施：（a）当毛剌电压峰峰值没有达到电源电压的正常值与系统正常工作所需最低电压值之差时，可适当降低比较器的复位电压下限； （b）当毛刺电压峰峰值超过电源电压的正常值与系统正常工作所需电压之差时，一方面应采取措施降低毛刺电压，另一方面应采用较为复杂的比较器型上电复位电路（如图）。 （4）在选用或自己设计Watchdog型复位电路时，应注意输入Watchdog的“喂狗”信号应该是沿信号，而不是电平信号，同时应考虑撤销复位电压的电源电压值应大于系统最小正常电压值。 7.7系统的振荡发生电路设计7.7.1石英晶体及其振荡电路1.石英晶体将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片,再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层,并作为两个极引出管脚,加以封装,就构成石英晶体谐振器。其结构示意图和符号如图。 2.石英晶体振荡器简介石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数字仪器仪表等电子设备中。 石英晶体谐振器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路）组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定谐振器的性能。 3.晶体谐振器的分类：国际电工委员会（IEC）将石英晶体谐振器分为4类：普通晶体振荡（TCXO），电压控制式晶体谐振器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式晶体振荡（OCXO）。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡（DCXO）等。 (1)普通晶体谐振器（SPXO）可产生10-5～10-4量级的频率精度，标准频率—100MHZ，频率稳定度是±100ppm。SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。 (2)电压控制式晶体谐振器（VCXO）精度是10−6～10-5量级，频率范围1~30MHz。低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。通常用于锁相环路。封装尺寸14×10×3mm。 (3)温度补偿式晶体谐振器（TCXO）采用温度敏感器件进行温度频率补偿，频率精度达到10−7～10-6量级，频率范围1—60MHz，频率稳定度为±1～±2.5ppm，封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。 (4)恒温控制式晶体谐振器（OCXO）将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频率精度是10−7～10-8量级，对某些特殊应用甚至达到更高。频率稳定性在四种类型谐振器中最高。 4.石英晶体振荡电路的形式石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其基本电路只有并联型和串联型两种。并联型晶体振荡电路如图所示。振荡回路由C1、C2和晶体组成。 串联型晶体振荡电路如图