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RC電路用作芯片復(fù)位電路原理

作者: 時間:2016-04-25 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  本文主要介紹了利用電路作為復(fù)位的原理,分為上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。下面一起來看看:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201604/290211.htm

  1 電容充電過程

  當(dāng)電容器接通電源以后,在電場力的作用下,與電源正極相接電容器極板的自由電子將經(jīng)過電源移到與電源負(fù)極相接的極板下,正極由于失去負(fù)電荷而帶正電,負(fù)極由于獲得負(fù)電荷而帶負(fù)電,正、負(fù)極板所帶電荷大小相等,符號相反。電荷定向移動形成電流,由于同性電荷的排斥作用,所以開始電流最大,以后逐漸減小,在電荷移動過程中,電容器極板儲存的電荷不斷增加,電容器兩極板間電壓 Uc等于電源電壓 U時電荷停止移動,電流為0。

    

 

  Figure1. 電容充電過程--自由電子流過電源的移動

  如Figure 1所示,當(dāng)給U一個電壓值的一瞬間,電路必須要滿足基爾霍夫電壓定律,因而電容兩端電壓發(fā)生強(qiáng)迫跳變,其值變?yōu)閁。所以,F(xiàn)igure 1的電路充電時間極短,幾乎為0。

  2 電路作為復(fù)位電路

  (1) 電路充電

    

 

  Figure2. RC電路電容充電過程

  [1] U = 0時,電路無通路。nRst點(diǎn)與任何一點(diǎn)都不存在電位差。

  [2] 在給U一個電壓的瞬間,電容正極板上有電子通過點(diǎn)電源到達(dá)負(fù)極板從而形成回路,此時電源電壓U的值將分配在電阻R和電容C之上。nRst點(diǎn)的電壓與電容正極板的電壓值相等。

  [3] 隨著自由電子的移動,電容充電完畢,不再有電流即電路中又無通路。此時V = U,電阻相當(dāng)于導(dǎo)線。nRst點(diǎn)與電容負(fù)極的電位差為U。

  RC電路電容的充電過程也很短,但比純C電路的過程要長。這個時間可以通過基爾霍夫定律算出來:

  R * I(t) + V(T) = U

  I(t) = C * dV(t) / dt

  得

  R * C dV(t) / dt + V(T) = U (1)

  這是一個一階線性非齊次(U !=0)微分方程。

  首先,先討論(1)中對應(yīng)的齊次方程

  R * C dV(t) / dt + V(T) = 0

  分離變量得

  dV(t) / V(t) = - dt / RC

  對兩邊積分得

  lnV(t) = (- 1 / RC) Sdt + lnc

  得

  V(t) = e-(t/RC) + lnc

  = A * e-(t/RC)

  對方程兩邊進(jìn)行微分,得:

  dV(t) / dt = -(A/RC) * e-(t/RC)

  然后將上式帶入(1)中得

  V(t) = U + A * e-(t/RC)

  連抄再請教,終于將這個方程解出來了。當(dāng)V(t) = U時,表示電容充電過程完畢。這個時間跟R * C值有關(guān)。

  (2) RC電路用作復(fù)位電路

  通過復(fù)位引腳對芯片(如STM32103)進(jìn)行復(fù)位要滿足兩點(diǎn)[具體要求以芯片的手冊為準(zhǔn)]:

  復(fù)位引腳為低電平(電壓小于3.3V)

  保持足夠長的時間(具體時間可查看其手冊)

    

 

  Figure3. RC電路用于復(fù)位電路圖

  [1]當(dāng)3.3v電源加到圖示位置時,RC電路導(dǎo)通,nRST與地的電位差為電容與地的電位差。nRST與地的電位差只有電容充電完畢后才會達(dá)到3.3V,所以在電容的充電過程中,給芯片引腳的信號都是低電平。根據(jù)RC電路充電方程式V(t) = U + A * e-(t/RC),只要合理的選擇好R跟C的值就可以保證充電時間大于芯片復(fù)位所要求的時間。查看e-(t/RC)的衰減曲線:

    

 

  Figure4. A * e-(t/RC)衰減過程

  盡管A應(yīng)該是負(fù)值,但上圖可以表示其衰減過程。可以看到,當(dāng)t = 4RC時,整個表達(dá)式的值就已經(jīng)很接近于0。所以,只要電路中的4RC乘積大于芯片要求復(fù)位時間即可??紤]在電容充電過程中應(yīng)盡量將U電壓分配到電阻R上,所以應(yīng)將電阻R的值選得大一些。圖示中4RC = 4 * 10000 * 10^-5 s = 0.4s。這個比按鍵復(fù)位還有保障。

  [2] 電路上電后即電容充電完畢后,若再想對芯片復(fù)位則只要按下P33即可,按下P33的過程中nRST接地。人按鍵的速度大于10ms(按鍵程序用10m s消抖動),而一般芯片復(fù)位要求的時間都比較小,應(yīng)該遠(yuǎn)小于10ms。所以,按鍵復(fù)位能夠保證芯片的復(fù)位。

  這就是常見的利用RC電路作為芯片復(fù)位的原理。分為上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。還是擺脫不了微分方程的魔掌啊~



關(guān)鍵詞: RC 芯片

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