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  • 复位电路分析
    2020-06-23 23:26:55

     

    一。回忆一下老知识。IO 口和漏极开路的逻辑如下图:

            

               1. 推挽IO输出有三个状态:高电平(上管通,下管关),低电平(上管关,下管通), 高阻(上下管均关断)

               2.  漏极开路输出有二个状态:高电平(MOS截止),低电平(MOS导通)

               3.  几个漏极开路输出可以连在一起,实现逻辑“线与”

               4.  两个推挽IO输出端是不能直接连在一起实现“线与”的。 因为当输出不同时, 电流会流经一个MOS的上管和另一个MOS

                    的下管, 电流会比正常大很多。

    二。XVF3000 XVF3510 的参考电路采用了一个漏极开路的复位芯片 NCP303LSN30(复位时间几ms),  并在JTAG复位脚之间串接了一个二极管。NBM3108 NBM3501则是用RS803S(复位时间240ms), 把二极管放置在外接的JTAG转接板上。这是因为xTAG的复位信号输出是由IO驱动的。IO口不能和漏极开路输出直接相连,需加一个二极管隔离。此二极管也可防止此IO口的高电平经上拉电阻串入主板的3.3V电源系统。

    三。 综上,在开发阶段,最好还是用漏极开路的复位芯片(如RS803S), 等量产时再换成809。这样过流风险只会发生在在线烧录时。

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    一、电阻+电容复位

    二、电阻+电容+二极管

    三、复位芯片

    四、单片机控制复位

    一、电阻+电容复位

            常见的最简单的复位电路就是一个电阻加上一个电容,也被称为上电自动复位,其原理是当电源接通的时刻,由于电容两端电压不能突变,因此其上端电压为0V,通过R对C进行充电,期间因为电平较低,对芯片仍是有效的复位吗,随着电压逐渐上升,复位结束。如下图:

    复位时间计算

            就是简单的RC充电,电容式电压随时间 Vc = V * (1- e^(-t / R*C))   e = 2.71828

    我做了一个表格方便计算,假设3V为复位的阈值,电阻电压如下参数,则复位时间为0.0239S。


    优点:电路简单,成本低。

    缺点:复位时间不能精准可控,时间也一般较短,复位波形不是完美的矩形波。


    二、电阻+电容+二极管

            这个电路是在上面的基础上增加了一个二极管,此二极管的作用是,当板卡断电时,能够很快的将电容上的电荷释放掉,为下一次的上电复位做准备。

    三、复位芯片

            这种专门的芯片复位,功能比较强大,一般可以上电复位,掉电复位,复位的时间可以很长,几十或者上百ms都有。


    优点:精准长时间复位,多场景。

    缺点:成本较RC电路要高。


    四、单片机控制复位

            板卡一般都有单片机或者CPLD,也可以直接将芯片的复位IO连接至单片机。


    优点:成本低,前提是板卡本来就有单片机。

    缺点:上电时复位状态不可控,同时只能使用在随时可以复位的芯片。


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    复位电路 复位介绍 又称初始化电路,作用是将芯片的工作状态回到初始状态。 需要复位的原因 a)电源接通到电源稳定期(电源上升的空窗期,其他电路还没有准备好,主控就发出指令,整个板子进入误动作状态) b)软件...

    复位电路

    复位介绍

    又称初始化电路,作用是将芯片的工作状态回到初始状态。

    需要复位的原因

    a)电源接通到电源稳定期(电源上升的空窗期,其他电路还没有准备好,主控就发出指令,整个板子进入误动作状态)
    b)软件代码出现问题

    复位分类

    a)硬件复位:通过硬件给系统一个复位,比如在电路板设计一个复位按钮电路。硬件复位的作用一般是全局的
    b)软件复位:作用区域一般是块结构
    c)上电复位:系统在上电的瞬间就执行复位操作,上电复位里面包括硬件复位和软件复位(是从上电复位里面的某点开始的启动操作)的操作。

    高电平、低电平复位详解

    a)高电平复位
    在这里插入图片描述
    上电复位电路本质上就是RC串联充电电路。
    上电后,由于电容两端电压不能突变,上电一瞬间电容等效为短路,因此RST为高电平,电位等于VCC,复位、之后通过电阻R1对电容进行充电,与此同时电阻两端电压开始减小,根据时间常数τ=RC,对于上图中的电路尔而言,大概需要4τ-5τ,也就是经0.4S-0.5S左右可近似认为电容充电完毕,此时电容两端电压差近似为VCC,电阻两端电压差为0V,从而RST就为低电平,近似为0V,单片机开始工作。
    b)低电平复位
    在这里插入图片描述
    上电后,由于电容两端电压不能突变的特性,上电一瞬间,RST端点位近似为GND,即低电平【瞬间电容击穿也仅是击穿到地,仍为低电平】,复位完成。之后,经过4τ-5τ的时间后,电容充电完毕,电容两端电压差近似VCC,电阻两端电压差为0V,相当于导线,从而RST端电位近似于VCC,后正常工作。

    参数计算

    在这里插入图片描述
    设电源电压为、电容电压、充电电流I,电容积累的电荷量为Q
    根据基尔霍夫定律:U_C+RI-U_O=0
    等价于:Q/C+R dQ/dt-U_O=0
    解这个微分方程:Q=U_O C(1-e^((-t)/RC))
    由此可得电容的充电电流为:I=dQ/dt=U_O/R e^((-t)/RC)
    电容的端电压为:U_C=Q/C=U_0 (1-e^((-t)/RC))
    RC为时间常数,单位为秒。电容充电在0时刻最大,然后逐渐下降;电容电压逐渐增加,至无穷时刻增加至,3-5个RC时间端认为电容充满。
    如下表:若电阻R取10K电容C取0.1Uf,那么RC=1ms,在3-5ms的时间内电容充电完毕。
    在这里插入图片描述

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    电源、时钟、复位是主板能正常工作的三大要素。主板在电源、时钟都正常后,复位系统发出复位信号,主板各个部件在收到复位信号后,同步进入初始化状态。如图7-11所示为复位电路的工作原理图,各个十板实现复位的电路不尽相同,但基本原理是一样的。

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    假设主板已经通电运行,当按下复位键时,就会产生一个跳变的触发信号,此信号经过A点进入74HC14门电路芯片,经过两次反相后(信号波形不变,只是进行电平转换),经过B点进入南桥芯片。南桥芯片收到跳变信号后,本身先复位,同时其内部的复位电路从c点输出一个复位信号(一个由高电平向下跳变为低电平,再从低电平向,上跳变为高电平的脉冲波)。

    复位信号从c点分两路,一路进入74HC07门电路芯片进行电平转换后进入到PCI插槽、AGP插槽以及北桥芯片,北桥复位后又产生一个复位信号输入到CPU;从c点出来的另一路复位信号经过Q1、 Q2进行电平转换,然后进入到IDE接口。 PCI插槽、AGP插槽、IDE接口上的设备以及北桥芯片和CPU,在复位信号到来后统一进入初始化状态。

    那么刚开机时,复位信号又是如何产生的呢?刚开机时,ATX电源供电正常50ms后,第8脚(灰色线)的电平会由低变高,这就是电源好信号(PG),表示供电已经正常。电源好信号进入74HC07门电路芯片,经过电平转换后,从A点进入74HC14门电路芯片,此后的过程与按下复位键时的过程一样。

    综上所述,复位信号的最初来源一个是由复位键触发得来,一个是由PG信号得来。但PG信号并非一定取自于ATX电源的第8脚,一些主板设计有PG信号产生电路,它是在主板各个部分工作电源正常50ms后发出,原理是一样的。

    复位电路故障检测

    主板没有复位信号就不能正常初始化,其表现是能开机无显示。维修时应首先测量复位键是否有3V左右的电压,如图7-12所示。

    复位键要有3V左右的电压,如果没有,应检查与复位键相连的电阻是否断路。

    如果复位键电压正常,再测量PCI插槽、AGP插槽和北桥芯片的复位引脚是否有3.3V电压,如图7-13所示。

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    PCI插槽的复位引脚是A15脚,AGP插槽的复位引脚是A7脚,IDE接口的复位引脚是第1脚。 PCI插槽、AGP插槽和北桥芯片的复位引脚都是连在一起的,如果只是其中的某个复位引脚无3.3V电压,那么可能是与之相连的铜箔线路被划断了。

    如果这些复位引脚电压正常,那么此时短接复位键,复位引脚的电压应该变为OV,如图7-14所示。当松开复位键时,复位引脚的电压应变为3.3V,这证明PCI插槽、AGP插槽、北桥芯片复位正常。

    如果不出现这种情况,可能是门电路芯片、南桥芯片不能正常工作或者已经损坏。对于门电路芯片,应检查5V供电是否正常?是否有信号输入?如果供电正常,有信号输入而无信号输出,则是门电路芯片损坏了。对于南桥芯片,应检查各组供电是否正常?晶振是否起振?是否有信号输入?如果这些都正常,则是南桥芯片损坏了。

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    在PCI、AGP、北桥芯片复位正常的情况下,再检查CPU的复位是否正常,如图7-15所示。 CPU的复位引脚的电压一般在1.65V左右,视北桥芯片的不同,CPU的复位电压在1V以上均算正常。

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    此时短接复位键,CPU复位引脚的电压应该变为0V(0.5V以下均算正常),如图7-16所示。当松开复位键时,复位引脚的电压应变为1.65V,这证明CPU复位正常。

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    如果不出现以上的情况,那么可能是北桥芯片损坏,或北桥芯片及CPU座虚焊,导致复位信号不能传递。

    提示:PCI插槽、AGP插槽、IDE接口、北桥芯片以及CPU的复位引脚的电压,常态时均为高电平,复位信号到来时变为低电平,然后又恢复为高电平。ISA插槽复位引脚的电压,常态时为低电平,复位信号到来时进变为高电平,然后又恢复为低电平。ISA总线已经遭到淘汰,现在的主板上很少见到ISA插槽的身影。

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