Главная

Радиотехника

Журнал «Электронные компоненты» №4 2002 г.

Анатолий Шитиков

При проектировании микроциклорных систем возникает масса проблем с подачей питания. Неправильная последовательность включения/выключения на определенных выводах, весьма быстрый подъем или снижение напряжения, слишком медленная стабилизация и так далее, требуют решения для нормального функционирования системы. Импульсные помехи от внешних компонентов вызывают выход из допуска питающего напряжения и системные батареи начинают «проваливаться». Проектировщики системы стараются минимизировать вредные факторы в пределах возможностей стоимости, габаритов, веса, но всегда есть потребность в благополучной работе изделия особенно тогда, когда качество питания не отвечает требованиям стандарта. Необходимо, чтобы был правильный запуск микроциклорной системы, чтобы выход за допуск питания фиксировался и по сигналам сбоя питания можно было бы предпринимать действия, направленные на минимизацию сбоя всей системы.

Современная схема микроциклорного супервизора (диспетчера) является дешевым и эффективным методом для контроля и автоматического поддержания работы операционной системы без сбоев. Эти приборы потребляют малую мощность, имеют низкую цену при широком диапазоне встроенных функций и размещаются в небольших корпусах.

Сброс при включении питания

Первая и всегда используемая защита микроциклорной системы— это системный сброс при включении питания. Практически все циклоры, входящие в состав компьютера или циклорной системы включают средства для «холодного» старта изделия, когда включается питание. В течение определенного интервала (типовое время 200 мс) пока стабилизируется местный блок питания, устройство не должно работать. Если время сброса слишком мало, то нет гарантии правильной работы микроциклора (да и, вообще, триггерных схем). В течение интервала времени сброса стабилизируется частота синхронизации, а внутренние регистры имеют время, чтобы загрузиться должным образом. Часто для удержания сигнала сброса на входе микроциклора при подаче питания используют недорогой, но опасный метод с применением RC— задержки. На конденсаторе по показательной функции возрастает напряжение от «0» до U_пит, проходя через значение V_вх, когда оно соответствует пороговому напряжению, при котором микроциклор может нормально функционировать.

Однако этот метод имеет следующие недостатки. Во первых, если напряжение питания повышается медленно во время периода сброса циклора, то напряжение на вводе сброса может достигать «правильного» уровня V_вх (0,7 U_пит. для большинства циклоров), составляющего (для U_пит 3,3В) 2,31В раньше, чем минимальное рабочее напряжение при допуске 10%, т.е. U_пит 2,97В. Это означает, что сигнал установки дает возможность работать микроциклору, а его питающее напряжение на 20 % и более не достигло своего рабочего наминала U_пит.

Второй недостаток RC— схемы обнуления, заключается в том, что для цифровых схем (и для микроциклоров) характерна высокая скорость нарастания (спада) входного сигнала. Используемый низкочастотный фильтр для получения задержки в 200 мс имеет низкую скорость нарастания напряжения V/µs, что может привести к нестабильной работе микроциклора и-за перевозбуждения на цифровом входе. Если между RC— фильтром и входом микроциклора поставить триггер Шмитта, то кроме дополнительной стоимости и усложнения схемы это приносит дополнительные неприятности самого триггера при включении питания.

Кратковременный провал напряжения питания и обнаружение сбоя

Еще одно требование сброса микроциклора возникает в случае провала напряжения питания. Если для обнуления используется RC-фильтр, то он может не среагировать на кратковременный провал. В этом случае возможен сбой в регистровых схемах, выполнение неправильной команды и тому подобное. Для ускорения реакции RC-фильтра на отрицательный спад питающего напряжения следует подключить диод между питанием (катод) и конденсатором (анод). Однако, при низком напряжении питания (3,3 В), для того, чтобы фильтр сработал на спад напряжения, необходимо прямое включение диода. Питание должно снизиться на 20% от U_ном. Это может отрицательно сказаться на работе микроциклора, если допуск по питанию у него не должен превышать ±10%.

Интегральный генератор сброса

Проблемы, связанные со схемами задержки на RC фильтрах, легко решаются генераторами сброса таких микросхем, как DS1810/11/12/16/17, DS1833 и т.д. Типовое устройство сброса ( 1) состоит из термокомпенсированного источника опорного напряжения, резистивного делителя входного напряжения, компаратора, схемы фиксированного времени задержки и драйвера. При изготовлении микросхемы резистивная цепь может быть скорректирована на различные допуски питающего напряжения (5%, 10%, 15%, 20%), позволяя пользователю выбрать определенный порог сброса для каждого случая работы микроциклора. Настройки генератора сброса— самостоятельные величины и не отслеживают высокий или низкий уровень логического сигнала на входе обнуляемой микросхемы.

1. Микроциклорные диспетчеры:
   • небольшие SC-70 и SOT-упаковки (корпуса);
   • простая установка (нет батарейного выключателя или сторожевой схемы);
     
     –с компаратором пропадания питания;
     
     –с ручным сбросом (кнопка);
   • со сторожевой схемой (схемой безопасности);
     
     –с компаратором пропадания питания;
     
     –с ручным управлением установки (кнопка);
   • с выключателем резервной батареи;
     
     –с вентилем разрешения работы м. с.;
     
     –с компаратором пропадания питания;
     
     –с ручным сбросом (кнопка);
   • со сторожевой схемой и выключателем резервной батареи;
     
     –с вентилем разрешения работы микросхемы;
     
     –с компаратором пропадания питания;
     
     –с ручным сбросом (кнопка);
   • диспетчеры (супервизоры) регулируемые пользователем;
     
     –регулируемый порог сброса;
     
     –регулируемое время сброса;
     
     –регулируемый период сторожевой схемы;
   • все типы с компаратором пропадания питания;
   • все типы с ручным вводом сброса;
   • многоканальные сбросы.
2. диспетчеры энергонезависимого ОЗУ:
   • «интеллектуальная розетка» с внутренней батареей;
   • монитор с литиевой батареей;
   • с блокировкой секторов.
3. переключатель с противодребезговой защитой (разрядник).
4. детекторы напряжения:
   • одноканальный;
   • двухканальный;
   • четырехканальный;
   • пятиканальный.
5. регулятор + схема обнуления.