现代集成电路选用精细杂乱的电路来确保其翻开后进入已知情况，保存存储器内容，活络引导，并且在其关断时节约功耗。这篇文章分两有些，供给有关运用上电复位和关断功用的一些主张。
　　简介
　　许多IC 都包含上电复位(POR)电路，其作用是确保在施加电源后，仿照和数字模块初始化至已知情况。根柢POR功用会发作一个内部复位脉冲以避免"比赛"景象，并使器材坚持静态，直至电源电压到达一个能确保正常作业的阈值。留神，此阈值电压纷歧样于数据手册中给出的最小电源电压。一旦电源电压到达阈值电压，POR电路就会开释内部复位信号，情况机初步初始化器材。在初始化完毕之前，器材应当疏忽外部信号，包含传输的数据。仅有破例是复位引脚（如有），它会运用POR信号内部选通。POR电路能够标明为窗口比照器，如图1 所示。比照器电平VT2在电路计划期间界说，取决于器材的作业电压和制程规范。

　　POR战略
　　比照器窗口通常由数字电源电平界说。数字模块操控仿照模块，数字模块悉数作业所需的电压与仿照模块作业所需的最小电压类似，如图2所示。

　　较高的VT2阈值对仿照模块会十分好，但若过于挨近举荐最小电源电压，当电压稍微下降时，或许会意外触发复位。假定器材包含独立的仿照电源和数字电源，则避免缺陷的一种战略是添加一个POR电路，使两个模块坚持复位情况，直至电源电压高到足以确保电路正常作业。例如，在一种3V IC技能中，VT1 ≈ 0.8 V，VT2 ≈ 1.6 V。
　　这些电压会跟着制程以及别的计划偏移而改动，但它们是合理的近似值。阈值容差可所以20%或更大，某些老式计划的容差高达40%。高容差与功耗有关。POR有必要一贯使能，因此精度与功耗之间一贯存在的取舍联络很首要；较高的精度会跋涉电路在待机办法下的功耗，而对功用性并无实习意义。
　　掉电检查器
　　POR 电路有时会集成一个掉电检查器(BOD)，用于避免电路在电压十分时刻短地意外下降时发作复位，然后避免缺陷。实习上，掉电电路给POR模块所界说的阈值电压添加了迟滞，通常为300mV分配。BOD确保，当电源电压降至VT2以下时，POR不会发作复位脉冲，除非电源电压降至另一阈值VBOD以下，如图3 所示。

　　掉电阈值电平足以确保数字电路保存信息，但短少以确保其正常作业。这么，操控器能够在电源降至某一电平以下时接连活动而不会让悉数器材都从头初始化，假定电源电平只对错常时刻短地下降的话。

　　器材精确上电
　　实习的POR电路比图1 所示的简化版别要杂乱得多，例如用MOS晶体管替代电阻。因此，有必要思考寄生模型。别的，POR电路需要一个主张模块来发作主张脉冲，这在某些情况下或许会失效。别的首要思考在以下内容中阐明。
　　有必要运用单调性电源，因为若运用非单调性电源，当差错挨近任何阈值电往常，非单调性斜坡或许会致使疑问。较高的阈值差错会致使一样的非单调性序列对某一个元件有用，而对别的元件无效，如图4 所示。

　　某些时分，即便断开电源（禁用LDO），储能电容也会保存必定的剩余电压，如图5 所示。此电压应尽或许小，以便确保电源能降至VT1 以下，不然POR将无法精确复位，器材将无法精确初始化。

　　某些数据手册给出了应当运用于具有一个以上电源引脚的器材的举荐供电序列。遵从这个序列是很首要的。例如，想想一个具有两个独立电源的器材。举荐供电序列恳求数字电源先于仿照电源供电（这是惯例，因为数字模块操控仿照模块，所以有必要首要为数字模块供电），该模块有必要首要初始化。哪个电源首要初步上升不首要，但数字电源有必要先于仿照电源跨过阈值，如图6 所示。假定电源之间的推延为十0 μs分配，则影照顾当很小，器材应能精确初始化。
　　因为内部三极管寄收效应，数百ms 的慢速电源斜坡或许会致使疑问。POR 电路要在各种压摆率下进行评价，以确保其在正常电源条件下能精确作业。数据手册会阐明是不是需要活络电源斜坡（十0 μs或更短）。

　　例如，对于用细电缆联接电源的电路板，不良的接地联接会具有高阻抗，它或许会在上电期间发作毛刺。别的，在某些电磁环境(EME)下，MOS晶体管的寄生栅极电容或许会充电，致使晶体管不能正常作业，除非让该电容放电。这或许致使POR初始化失利。
　　漂移和容差也需要思考。某些情况下，电容等分立元件具有高容差（高达40%）和高漂移（随温度、电压和时刻的漂移）。此外，阈值电压具有负温度系数。例如，VT1 在室温下为0.8V，在-40°C下为0.9 V，在+十5°C 为0.7V。

　　现代集成电路选用精细杂乱的电路来确保其翻开后进入已知情况，保存存储器内容，活络引导，并且在其关断时节约功耗。这篇文章分两有些，供给有关运用上电复位和关断功用的一些主张。
　　断电仍是关断？
　　"当然是关断！"对这个疑问感到吃惊的人会大声说道。别的人或许会深思二者有何差异。关断办法常常会保存存储器内容，主张时刻更短，漏电流超低，而假定堵截电源，这悉数都不复存在。可是，假定不需要这些特性呢？计划人员会让电源坚持安稳并运用关断办法而糟蹋电源吗？为何不能简略地经过堵截电源来下降漏电流？关断办法是不是存在一些根柢的深层次的恳求？感到要挟不解？请看下文。
　　引诱与危险
　　现代体系包含丰盛的特性，这是经过多层次的杂乱计划完毕的，常常触及到不止一个芯片。功耗是许多运用都关怀的，比便利携式医疗设备，因此这些芯片常常包含一种或多种关断办法。这些办法供给存储器内容保存、外设运用和活络翻开等特性，而耗费的电源电流十分少。另一种办法是彻底关断电源。这会彻底堵截芯片的电源，不容许任何电流进入电源引脚。尽管能够下降功耗，但这种办法存在一些严峻的副作用。
　　思考一个包含多个芯片的杂乱体系，这些芯片经过多路复用总线相连。假定该系核算划用于功耗受限的运用，简略地堵截未在运用的芯片电源如同有利可图，格外是在不需要关断办法供给的别的特性的时分。堵截电源可下降漏电流，但没有电源时，引脚对输入信号或许起到低阻抗节点的作用，致使不行猜想的操作和潜在的体系级挟制。尽管断电选项或许很诱人，但关断办法对杂乱体系有着根柢上的利益：它使各芯片处于已知的、期望的情况，即便芯片在低功耗与高功用办法之间循环，也能坚持安全牢靠的操作。详细情况可经过查询一个I/O节点来了解。
　　简略示例
　　图7中的引脚联接到一个复用节点，其操作由一个履历证的体系架构设定。作为I/O引脚，它一同具有输入和输出功用。

　　不思考功率开关所用器材的疑问，断开此芯片的电源（假定不需要任何芯片操作）将致使图8所示的情况，芯片内核处处都是不知道情况。在最坏情况下，浮置栅极输出器材（MOUT, p 和MOUT, n）或许会在休眠时显露于意想不到的外部电压下。对于本例所示的CMOS I/O，这或许发作一个经由NMOS漏极联接的对地低阻抗联接（赤色亮显）。高电流将致使前一级的驱动才调透支，然后损害芯片中的MOS电路，乃至芯片自身。即便未损害体系，其功用也会下降。

　　关断办法
　　关断办法为芯片供给额外的一重保护，可防备上述意外作业情况。完毕办法会因纷歧样的办法、商品系列和供货商而异，但要害是在芯片内核休眠时供给安全的I/O间隔，坚持已知的、可信赖的低功耗情况。利益是体系器材之间的I/O操作（例如经过体系级多路复用总线）不会挟制到休眠中的器材。一个完毕计划是在低功耗办法下将I/O引脚置于高阻态，使联接到间隔引脚的内部节点处于已精断界说的情况。图9 闪现了一个简化的完毕计划。信号对内部电路无影响，从根柢上确保其安全。别的完毕计划（例如浅休眠办法）也能够让I/O外设坚持上电，一同确保在关断办法期间芯片外设与内核之间的操作得到验证。这使得芯片在坚持低功耗的一同，能够处理激活情况下的运用景象。此外，该体系下降了功率开关的本钱；如若不然，将需要运用一个很大的低电阻器材，其漏电流和导通情况功耗均会恰当大。

　　关断办法因芯片和供货商而异，因此，"浅休眠办法"之类称谓的意义并不老是一样。有些支撑保存存储器内容，有些则供给更多的接连数或别的类似特性。与彻底断电比照，这些办法的一个超卓优势是能够缩短体系照顾时刻。有些电路供给独自的I/O电源和内核电源。这种别离的一个利益是，电路板计划人员能够堵截内核电源以下降漏电流，而I/O 则坚持上电。剧烈主张必定要从商品数据手册取得精确的详细信息，确保所需的特性和保护办法遭到商品的支撑。
　　规范不断减小的影响
　　作为器材规范减小的天然作用，现代IC技能技能供给更高密度的封装，使得关断办法的优化运用越来越首要。不过，这也下降了器材的压力处理才调。例如，28nm 器材的栅极氧化物就比相应的180nm 器材要薄。这么，断电办法下栅极电压所施加的压力更有或许损坏较小的器材。此外，计划有关的参数也或许致使规范较小的器材发作灾害性缺陷。
　　悉数这些影响使得关断办法对现代器材越来越有招引力。现代芯片充盈着各种特性，包含成百上千万的元件；假定坚持翻开，每个器材都或许发作漏电流。优化特性运用并关断芯片中不运用的有些，能够消除其间的大有些漏电流。可是用户应当确保供货商了解支撑这些办法，而不要企图自行开发关断功用。
　　更多景象
　　对于关断的无缺拼图还缺几片。假定一同堵截接地联接（这将构成另一条低阻抗途径）会怎样？这与直接驱动I/O引脚而不使能电源的ESD 情况类似，假定信号满意强，或许会触发ESD 保护构造，致使高电流流经别的相连的I/O引脚，发作假上电情况。更有或许的情况是信号稍弱一点，但仍然强到足以经过一条途径（如I/O箝位）到达电源。信号或许无法触发电源箝位，但会在电源上致使意想不到的虚电压，然后构成不知道作业情况，详细景象取决于芯片的拓扑构造。任一情况下，假定电路情况继续如此，则芯片或许受损，除非前一级现已接连供给高电流。假定信号强度短少以触发I/O箝位，它仍或许会对所遇到的榜首个晶体管施压，长时刻操作后或许会损坏该晶体管。
　　假定断开电源并拉低电源输入呢？这种情况下，芯片无起浮电源，不或许触发任何ESD 构造，但PMOS漏极电压或许高于主体电压，使漏极-主体二极管正偏。这么，来自前一级的电流将经过PMOS 器材流至地，直至器材焚毁、前一级接连供给电流或计划人员留神到报警。
　　定论

　　这篇文章议论了电路板上电时或许致使体系疑问的一些多见疑问，并阐了解确保电路板精确初始化的根柢原则。电源常常被疏忽，但其究竟电压精度和过渡做法均很首要。
　　关断办法使稳妥系级照顾更活络、更安全，因此是不行短少的特性，格外是在查询杂乱体系中的无缺信号链时。假定器材之间的交互很有限，或许体系全体很简略，足以确保不会呈现杂乱情况，则能够思考彻底堵截电源。

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