复位电路
学生实验报告单
课程名称：通信电路设计教师：实验室名称：
教学单位：专业：班级：
姓名：学号：实验日期：
实验成绩：批阅教师：日期：
一、实验项目名称：复位电路设计
二、实验目的：设计低电平复位电路、高电平复位电路。
三、实验设备及配套软件
稳压电源、数字示波器、电阻、电容、面包板。
四、实验要求
使用电阻、电容分别设计低电平复位电路、高电平复位电路，复位时
间不小于100μs，复位电路电源电压+5V。将稳压电源输出与复位电路连接，数字示波器探头与复位电路输出连接，打开稳压电源输出，观察并记录复位电路波形是否符合设计要求。测试框图如图4-1 所示。
五、实验电路
电路原理分析：
如图（a）所示是低电平复位电路，因为在上电一瞬间电容看成短路，所以Rst刚开始和地相连，为低电平，当电源Vcc不断给电容充电，即电容隔直，所以Rst最终和电源Vcc相连，最终变为高电平。其Rst端电压的变化如图（d）所示：
如图（b）所示是高电平复位电路，在上电一瞬间电容短路，所以Rst刚开始和电源Vcc相连，为高电平，当电源不断给电容充电，电容起到了隔直作用，Rst最终和地直接相连，变为低电平。其Rst端电压变化如图（e）所示：
五、实验数据及结果分析
第一次实验结果：
第一次按照图（a），得到实验图形如下：
可以看出其和理论图形大致相同，说明实验结果正确。
按照图（b）接电路，得到实验图形如下：
其图形与理论模型不同，理论图形是由高电平到低电平变化，而实验出来的图形刚开始为低电平，分析实验电路的原理，我猜想是因为在电源接通的时候电容没有被导通，所以Rst相当于与地直接相连，换了一个电容，实验图形如下：
可见不是电容的问题。
然后我将电路按照以下方式做了一些修改，如图（c）:得到的实验图形如图所示：
实验图形与理论图形大致一样。
这样连接的原因我猜想是因为复位时间跟电容的充电时间有关，所以Rst所接的位置跟处在电容上下无关，至于为什么根据电路（b）所得实验图形不对，应该是由于示波器采集显示的缘故，因为电容导通只是一瞬间。
六、问题讨论
说明复位电路工作原理和复位时间计算方法。如果要确保电路的可靠性，如何优化电路？
1.工作原理：
通电瞬间电容看做短路（电容器是对交流电信号比较敏感的，当上电复位的瞬间，相当于加上了交流信号，容抗变为0，因此相当于短路。），所以Rst为低电平，随着电容充电，稳定后的电压加在电容上的，上下极板压差为电源Vcc的电压，所以最后变为高电平。
通电瞬间电容可以当短路，所以RST脚为高电平。随着电容充电，稳定后Vcc的电压实际上是加在电容上的。电容下极板也就是RST脚最终为0V。这样RST持续一段时间高电平后最终稳定在低电平，高电平持续时间由RC时间常数决定。这就是上电高电平复位
2.复位时间计算方法
⑴低电平复位时间：
假设电容两端的初始电压为U0(一般情况下设为0V)，T时刻电容两端电压为UT。3.3V 电压设为VCC。由流经电容的电流I和电容两端的电压变化关系式：I=C*dUt/dt
可以得到：I*dt=C*dUt
两边分别积分可以的得到：I*T=∫(0-1)C*dUt；即I*T=C*Ut?C*U0（其中U0=0V），由VCC=UR+UT 可以得到公式：VCC=R1*(C*UT/T)+UT
假设对电容充电至0.9*VCC时完成复位，此时可以得出T=9*RC，T就是所需要的复位时间。
⑵高电平复位时间：
假设电容两端的初始电压为U0(一般情况下设为0V)，T时刻电容两端电压为UT。
电容的充电电流为：
同理可以得到在T时刻的流经电阻的电流值为I=C1*VCC/T 电阻两端的电压可
定:UR=R1*(C1*UT/T)
所以又：VCC=UR+UC1
在T时刻时电容充电为UT ，若UR≥0.9VCC时，高电平复位有效，则可以有UT=0.1VCC，故可有：0.9VCC=R1*(C1*0.1*VCC/T),故可以得到：T=(1/9)*R1*C1。
其中T就是所需的复位时间。
⑶如果要确保电路的可靠性，如何优化电路？
上述(a),(b),(c)所示电路是一般的微分电路，它有许多缺点，比如容易引入高频干扰。为改进这个缺点我们对之前的微分电路做了改进，改进如下图：
现提出一种基于电平检测的上电复位电路,基本思想为利用电源回路中Rs和C构成积分电路决定脉冲宽度,通过检测VDD电压来判断是否在复位状态,以保证复位信号的有效性，原理图如下：
上面所示电路图中,当电源电压没有达到复位电压之前,NMOS和PMOS都工作在饱和状态,故对其分析时采用饱和状态的电流方程;假设图7中的反相器INV的转移电平是m ?VDD(0 R2?Kp?(VDD-V1-|Vthp|)2>?VDD(1) V1=VDD-Kn(V1-Vthn)2R1(2) 在R1、R2电阻较大情况下,通过以上式(1)、式(2)联解,得到电源电压大于下式的简化关系后反相器翻转: VDD>(Vthn+|Vthp|+ΔX)+Y(3) 其中ΔX为R1电阻引入的附加电压,ΔY为R2电阻引入的附加电压;R1、R2越大,ΔX 和ΔY越小,但始终大于零。从式(3)中可以看出,当电源电压略大于N、P两MOS管阈值的绝对值之和后,本复位电路便完成复位功能;而且电源电压大于此值,通常的电路始终能正常工作。而且此复位敏感电压会随着工艺参数的波动而自动跟踪,可以提高电路的可靠性。 电路原理实验指导书(2019) 电路基础实验指导书 天津工业大学机电学院 2019. 1 目录 实验一电路元件伏安特性的测 绘 ........................................................................... ............................ 1 实验二叠加原理的验 证 ........................................................................... .............................................. 4 实验三戴维南定理有源二端网络 等效参数的测 定 (6) 实验四 R、L、C串联谐振电路的研 究 ........................................................................... ................. 10 实验五RC一阶电路的响应测 试 ........................................................................... . (13) 实验一电路元件伏安特性的测绘 一、实验目的 1. 学会识别常用电路元件的方法。 2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。 3. 掌握实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明 任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数 关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特 性曲线。 1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。 2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大， 通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻” 的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。 第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ i u- + 元件 i u- + 元件 （a）（b） 题1-1图 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 i u- + 10kΩi u- + 10Ωi u- + 10V - + （a）（b）（c） i u- + 5V + -i u- + 10mA i u- + 10mA （d）（e）（f） 题1-4图 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。 15V + - 5Ω 2A 15V +-5Ω 2A 15V + - 5Ω2A （a ） （b ） （c ） 题1-5图 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 0.5A 2U +- 2ΩU + - I 2Ω1 2V + - 2I 1 1Ω （a ） （b ） 题1-16图 A I 2 1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 ++2V - u 1 - +- u u 1 + - 题1-20图 第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S=100V，R1=2kΩ，R2=8kΩ。试求以下3种情况下的电压 u 2 和电流 i2、i3：（1）R3=8kΩ；（2）R3=∞（R3处开路）；（3）R3=0（R3处短路）。 u S + - R 2 R 3 R 1 i 2 i 3 u 2 + - 题2-1图 精选考试题类文档，希望能帮助到您! 一、选择题 1、设电路元件的电压和电流分别为u 和i ，则( ). （A ）i 的参考方向应与u 的参考方向一致 （B ）u 和i 的参考方向可独立地任意指定 （C ）乘积“u i ”一定是指元件吸收的功率 （D ）乘积“u i ”一定是指元件发出的功率 2、如图1.1所示，在指定的电压u 和电流i 的正方向下，电感电压u 和电流i 的约束方程为( ). （A ）dt di 002 .0- （B ）dt di 002.0 （C ）dt di 02.0- （D ）dt di 02.0 图1.1 题2图 3、电路分析中所讨论的电路一般均指( ). （A ）由理想电路元件构成的抽象电路 （B ）由实际电路元件构成的抽象电路 （C ）由理想电路元件构成的实际电路 （D ）由实际电路元件构成的实际电路 4、图1.2所示电路中100V 电压源提供的功率为100W ，则电压U 为( ). （A ）40V （B ）60V （C ）20V （D ）-60V 图1.2 题4 图 图1.3 题5图 5、图1.3所示电路中I 的表达式正确的是（ ）. （A ）R U I I S - = （B ）R U I I S += （C ）R U I -= （D ）R U I I S --= 6、下面说法正确的是（ ）. （A ）叠加原理只适用于线性电路 （B ）叠加原理只适用于非线性电路 （C ）叠加原理适用于线性和非线性电路 （D ）欧姆定律适用于非线性电路 7、图1.4所示电路中电流比B A I I 为（ ）. （A ） B A R R （B ）A B R R （ C ）B A R R - （ D ）A B R R - 图1.4 题7图 8、与理想电流源串联的支路中电阻R （ ）. （A ）对该支路电流有影响 （B ）对该支路电压没有影响 （C ）对该支路电流没有影响 （D ）对该支路电流及电压均有影响 9、图1.5所示电路中N 为有源线性电阻网络，其ab 端口开路电压为30V ，当把安培表接在ab 端口时，测得电流为3A ，则若把10Ω的电阻接在ab 端口时，ab 端电压为：（ ）. （A ）–15V （B ）30V （C ）–30V （D ）15V N I a b 图1.5 题9图 10、一阶电路的全响应等于( ). （A ）稳态分量加零输入响应 （B ）稳态分量加瞬态分量 （C ）稳态分量加零状态响应 （D ）瞬态分量加零输入响应 11、动态电路换路时，如果在换路前后电容电流和电感电压为有限值的条件下，换路前后瞬间有：（ ）. （A ）()()+-=00C C i i （B ）()()+-=00L L u u 想问一下单片机复位电路问题 复位过程我明白，RST接高电平复位，接低电平单片机正常工作 但电路连接不太理解什么意思， 想知道图中电解电容的作用，既然是按键高电平复位为什么要加电解电容呢不加可以吗？如果一定要加原因是什么？ 另外想知道电容作用是隔直流通交流，是绝对的直流不通过还是什么充电过程无电流放电过程有电流，求指教 我认为绛红的蓝同学说的不太好。 电容确实可以起到按键去除抖动的作用，但是这里的电容还有一个更重要的作用就是上电复位，因为考虑到芯片刚刚上电时由于供电不稳定而做出错误的计算，所以增加一个上电复位以达到延时启动CPU的目的，使芯片能够正常工作。虽然现在很多芯片自带了上电延时功能，但是我们一般还是会增加额外的上电复位电路，提高可靠性。 上电复位是如此工作的，此时不用考虑按键和你图中1K电阻的作用。上电瞬间，电压VCC短时间内从0V上升到5V（比方说5V），这一瞬间相当于交流电，电容相当于导线，5V的电压全部加在10K电阻上，也就是说，这时RST的电平状态为高电平。但是从上电开始，电容自己就慢慢充电，其两端电压呈曲线上升，最终达到5V，也就是说其正端电位为5V，负端电位为0V，其负端也就正好是RST，此时RST为低电平，单片机开始正常工作。 添加按键是为了手动复位，一般那个1K电阻可以不加。当按键按下时，电容两端构成回路并放电，使RST端重新变为高电平，按键抬起时电容又充电使RST 变回低电平。 复位电路的作用 在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。 无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。 第一讲作业 （电路和电路模型，电流和电压的参考方向，电功率和能量） 1. 如图1所示：U ＝ V ，U 1＝ V 。 2. 图1—4所示的电路中，已知电压 1245U U U V ===，求 3 U 和 CA U 3. 图示一个3A 的理想电流源与不同的外电路相接，求3A 电流源三种情况 第二讲作业 （电路元件，电阻元件，电压源和电流源 ） I 。 2. 求图示各电路的电压U 。 3. 图示各电路，求： (1) 图(a)中电流源S I 产生功率S P 。 (2) 图(b)中电流源S U 产生功率S P 第三讲作业 （受控电源，电路基本定律（VAR 、 K CL 、K VL ）） 1. 图示某电路的部分电路，各已知的电流及元件值已标出在图中，求I 、s U 、R 。 2. 图示电路中的电流I = ( )。 3. 图示含受控源电路，求： (1) 图(a)中电压u 。 (2) 图(b)中2Ω电阻上消耗的功率R P 。 第四讲作业 （电路的等效变换，电阻的串联和并联，电阻的Y形联结和△形连结的等效变换） 1.图示电路中的acb支路用图支路替代，而不会影响电路其他部分 的电流和电压。 2.电路如图，电阻单位为Ω，则R ab=_________。 3. 求图示各电路中的电流I 。 第五讲作业 （电压源和电流源的串联和并联，实际电源的两种模型及其等效变换，输入电阻） 1. 求图示电路中的电流I 和电压U ab 。 2. 用等效变换求图示电路中的电流I 。 . 3. 求图示各电路ab 端的等效电阻ab R 。 第三章作业 3-1、某电路有n 结点，b 支路，其树枝数为 ，连枝数为 ，基本回路数为 ；独立的KCL 方程有 个，独立的KVL 方程有 个，独立的KCL 和KVL 方程数为 。 3-2、电路的图如图，以2、3、4为树枝，请写出其基本回路组。 3-3、电路如图，用支路电流法列方程。 3-4、电路见图，用网孔分析法求I 。 维修由于复位电路引起的不复位、死机故障主板 复位电路概述 复位包括按POWER键，按RESET键或CTRL+ALT+ DEL或软件的复位因此复位故障包括不复位，复位后自动消失等故障。 复位电路的工作原理 RST：是主机箱上的复位按钮，南桥内部集成了复位触发电路，所有的复位触发电路都是低电平有效，相对于其它电压，灰线延迟100-500ms时间输出，延迟期间为低电平，判断复位是否正常可测量各测试点是否有跳变，南桥要工作也需要有复位信号。（有些厂商的主板上有自己专门的开机复位芯片） 复位： 1.是指给设备提供初始化信号，使设备回复到原始状态的一个过程，是主板工作的一个基本条件 2.自动复位由灰线延迟期间低电平触发南桥实现，南桥工作后发出复位信号给各设备提供基本工作条件 3.手动复位由点击RST开关低电平触发南桥实现，南桥工作后使设备回复到原始状态，重新开始，表现为重新启动 例： 工作原理：主板上的所有复位信号由芯片组产生，其中主要由南桥产生。即主板上的所有需要复位的设备或模块（诸如PCI、AGP、I/O、ISA、北桥、CPU）都是由南桥去复位。南桥要想去复位别的设备或模块，首先自身要先复位，南桥内部集成了复位系统，南桥的复位源是ATX电源的灰线（power good），灰线能使南桥复位的原因是它在电源开机瞬间有一个延迟过程（100-500MS），即灰线在其他电源线正常输出约100ms-500ms后才开始输出。此过程是相对于黄线和红线而言，灰线恒定为5V电平，在ATX电源开机瞬间此延迟过程表现为0-1变化的过程，此0-1变化的脉冲信号会直接或间接（通过门电路，如电路图所示）作用于南桥，使南桥复位，然后其内部复位系统的复位信号产生电路会把灰线的恒定5V电位进行转换，分解成不同的复位信号发出，加入后级的各所需处（即PCI、AGP、I/O、ISA、北桥、CPU的复位脚）。当这些引脚受到复位信号后，该设备的寄存器开始清零，相当于一切从头开始。开机后此0-1电平由RESET开关控制，RESET插针的一端为高电平，此高电位由红色5V提供，另一端直接或间接接地。 Pwr good信号简介： 当主机电源开启并稳定工作后，主机电源的PWOK（power good）信号被发出. 当+5V或+3.3V电压上升到额定值的95%时开始算起，在经过一段时间T3后PWOK才被发出。这样是为了保证PWOK发出之前+5V或+3.3V有充分的时间达到稳定状态。 那么PWOK信号到底用来控制什么呢？PWOK代表主机电源已经在稳定工作。它和我们上次介绍的RC5057电压调整器发出的VRM-PWRGD（代表RC5057 的输出电压已经稳定）结合在一起，经过“与”逻辑后输出给CPU和ICH。ICH 接到这个信号后发出PCIRST#，系统才开始进入启动过程。如果PWOK信号受 一、概述 交流电路实验箱是根据“电工基础”“电路原理”“电路分析”等课程所开发设计的强电类典型实验项目而设计的。版面设有Y型和△型变化法的三相灯组负载，日光灯实验组件，单相铁心变压器，电流互感器，R L C元件组，三相四线输入接线端子，三相电流插座，三相双掷开关及各种带绝缘护套的连接插头线，数字交流电压表、数字交流电流表、智能型多功能数字功率、功率因数表等。设计合理紧凑，操作方便。 二、技术性能指标 1、工作电源：三相四线AC380V±10％50Hz ＜180V A 2、使用环境条件：温度-10℃-40℃ 湿度＜80％ 3、实验箱外型尺寸：520mm×390mm×180mm 4、数字交流电压表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～450V，精度0.5级。 5、数字交流电流表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～2A，精度0.5级。 6、智能数字功率、功率因数表： 可测试：视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数，精度0.5级。 6.1产品的主要性能特点： 本仪表可应用于交流功率或直流功率的测量与控制。 6.2、五位LED数码管显示，前四位显示测量参数，从0.01～99.99W到1～9999KW，六档量程自动转换，最小分辨力为0.01W（10mW），末位数码管显示测量参数的单号符号。 6.3、视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数等参数通过按钮可轮换显示。 6.4、仪表具有上、下限报警控制功能，内置继电器及蜂鸣器；用户可根据需要自行选择设置视在功率、电流、电压报警。 三、操作方法及说明 1、将该仪器三相电源插头插入三相电源插座。插入前，要先检查电源应是三相四线380V。接入后面板上三相电源接线端子带电，方可引出使用。使用时要从保险管右边“U、V、W、N”引出。 2、打开仪表部分船形开关，仪表带电工作，方可使用，电压、电流表使用时正确接入即可；功率、功率因数使用说明如下。 仪表的面板上设有5个LED指示灯、3个设定控制按狃（分别为K4、K1、K2、K3）、1个蜂鸣器自锁开关K4。 High 指示灯亮：表示上限报警控制信号输出状态。 Low 指示灯亮：表示下限报警控制信号输出状态。 有功指示灯亮：表示仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。 无功指示灯亮：表示仪表显示读数为无功功率。 K1键为在设定状态下为功能设定键及确认键。 K2键在设定状态下为左右移位键（←→）；在测量状态为视在功率、有功功率、无功功率显示功能选择键。 K3在设定状态下为数字设定键和功能转换键（↑↓）；在测量状态下为功率、电压、电流、频率、功率因数显示功能选择键。 显示部分： 末位数码管为被测参数符号指示管，“P”表示功率，“H”表示频率，“C”表示功率因数，“A”表示电流，“V”表示电压。 1、在功率测量状态下，如果功率值超过9999W，仪表的●KW指示灯亮，此时仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。 一、简答题（8 小题） 1、在进行电路分析时，为何要指定电压或电流的参考方向何谓关联参考方向何谓非关联参考方向在图1-1中，电压和电流的参考方向为关联参考方向还是非关联参考方向在这种参考方向体系下，ui 乘积表示吸收还是发出功率如果u >0、i <0，则元件实际发出还是吸收功率 i u -+ 元件 图1-1 、 2、分别说明图1-2、1-3所示的电路模型是理想电压源还是理想电流源分别简述理想电压源和理想电流源的特点，并分别写出理想电压源和理想电流源的VCR （即u 和i 的约束方程）。 i u -+ 10V - + i u - + 10mA 图1-2 图1-3 3、何谓RLC 并联电路的谐振在发生谐振时，其阻抗、电流、无功功率各有何特点并写出其品质因数Q 的表达式。 》 答:1、端口上的电压与输入电流同相时的工作状态称为谐振，由于发生在并联电路中， 所以称为并联电路的谐振。 2、并联谐振电路总阻抗最大，因而电路总电流变得最小，但对每一支路而言，其电流都可能比总电流大得多，因此电流谐振又称电流谐振。并联谐振不会产生危及设备安全的谐振过电压，但每一支路会产生过电流。 3、并联电阻除以谐振时的感抗(或容抗)等于品质因数Q。 4、何谓RLC串联电路的谐振在发生谐振时，其阻抗、电压、无功功率各有何特点并写出其品质因数Q的表达式。 答:1、由于串联电路中的感抗和容抗有相互抵消作用，这时端口上的电压与电流相同，工程上将电路的这种工作状态称为谐振，由于是在RLC串联电路中发生的，故称为串联谐振。 2、串联谐振：电路呈纯电阻性，端电压和总电流相同，此时阻抗最小，电流电大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，国此串联谐振也称不电压谐振。 3、谐振时的感抗(或容抗)除以串联电阻等于品质因数Q。 ） 5、什么是三相对称负载图1-4中三相电源 a U 、 b U 、 c U 对称， L C X X R= =，则是否构 成三相对称电路为什么并说明其线电流 a I 、 b I 、 c I 是否对称。 I b I a I c U b U c + + + － － － a b c L C a R 图1-4 6、什么是三相对称负载图1-5中三相电源 a U 、 b U 、 c U 对称，则是否构成三相对称电路为 什么并说明其线电流 a I 、 b I 、 c I 是否对称。 [ b I a I c I b U c U + + + － － － a b c Z Z a U Z 图1-5 复位电路的作用 在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。 无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。 图1 图2 2、上电复位 AT89C51的上电复位电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1μF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。 2、积分型上电复位 常用的上电或开关复位电路如图3所示。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。 根据实际操作的经验，下面给出这种复位电路的电容、电阻参考值。 图3中：C：＝1uF，Rl＝lk，R2＝10k 图3 积分型上电复位电路 专用芯片复位电路： 实验4-7 电阻,电感,电容元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1. 熟悉交流阻抗的测量方法,验证电阻,感抗,容抗与频率之间的关系,测定R ~ f（电阻-频率），X L ~ f（感抗-频率）和X C ~ f（容抗-频率）特性曲线及电路元件参数对响应的影响。 2.加深理解R，L，C元件端电压与电流的相位关系，学会测量阻抗角的方法。 二、电路图（按照个人数据表填写下图的元件值） 图4-7-1 RLC阻抗频率特性的仿真电路 图4-7-2 R阻抗频率特性的实测电路 三、仿真测量R 、L 、C 元件阻抗频率特性 1. 按照个人数据表填写下表左边的元件值，取样电阻为r=100Ω，测量时用万用表（毫伏表），将测量的U R 、U L 、U C 有效值填入表4-7-1。 2. 计算公式 3R i r 1051U U I -?-= 电阻测量电路中有：R r I I = R R I U R =∴ 32L 2i r 1051 U U I -?-= 电感测量电路中有：L r I I = L L L I U X =∴ 32 C 2i r 1051 U U I -?-= 电容测量电路中有：C r I I = C C C I U X =∴ 3. 从表4-7-1中任选1个频点，将电阻、电容和电感的仿真图分别插入到报告中指定位置。 图4-7-3 频点为5kHz 时电阻上U R 的电压 图4-7-4 频点为5kHz 时电感上U L 的电压 表4-7-1 R、L、C元件阻抗频率特性的测定输入电压U P-P=4V（有效值U i=2.83V） 4. 用Excels将仿真数据生成R、L、C阻抗频率特性图 《电路原理》课程题库 一、填空题 1、RLC串联电路发生谐振时，电路中的（电流）将达到其最大值。 2、正弦量的三要素分别是振幅、角频率和（初相位） 3、角频率ω与频率ｆ的关系式是ω=（2πｆ）。 4、电感元件是一种储能元件，可将输入的电能转化为（磁场）能量储存起来。 5、RLC串联谐振电路中，已知总电压U=10V，电流I=5A，容抗X C =3Ω，则感抗X L =（3Ω），电阻R=（2Ω）。 6、在线性电路中，元件的（功率）不能用迭加原理计算。 7、表示正弦量的复数称（相量）。 8、电路中a、b两点的电位分别为V a=-2V、V b=5V，则a、b两点间的电压U ab=（-7V），其电压方向为（a指向b）。 ) 9、对只有两个节点的电路求解，用（节点电压法）最为简便。 10、RLC串联电路发生谐振的条件是：（感抗=容抗）。 11、（受控源）是用来反映电路中某处的电压或电流能控制另一处电压或电流的现象。 12、某段磁路的（磁场强度）和磁路长度的乘积称为该段磁路的磁压。 13、正弦交流电的表示方法通常有解析法、曲线法、矢量法和（符号）法四种。 14、一段导线电阻为R，如果将它从中间对折，并为一段新的导线，则新电阻值为（R/4）Ω。 15、由运算放大器组成的积分器电路，在性能上象是（低通滤波器）。 16、集成运算放大器属于（模拟)集成电路，其实质是一个高增益的多级直流放大器。 17、为了提高电源的利用率，感性负载电路中应并联适当的（无功)补偿设备，以提高功率因数。 18、RLC串联电路发生谐振时，若电容两端电压为100V，电阻两端电压为10V，则电感两端电压为（100V)，品质因数Q为（10)。 ' 19、部分电路欧姆定律的表达式是（I=U/R)。 20、高压系统发生短路后，可以认为短路电流的相位比电压（滞 后)90°。 21、电路通常有(通路)、(断路)和(短路)三种状态。 22、运算放大器的(输入失调)电压和(输入失调)电流随(温度)改变而发生的漂移叫温度漂移。 23、对称三相交流电路的总功率等于单相功率的(3)倍。 24、当电源内阻为R0时，负载R1获得最大输出功率的条件是(R1=R0)。 25、场效应管是电压控制器件，其输入阻抗(很高)。 26、在电感电阻串联的交流电路中电压(超前)电流一个角。 27、正弦交流电的“三要素”分别为最大值、频率和(初相位)。 28、有三个电容器的电容量分别是C1、C2和C3，已知C1> C2> C3，将它们并联在适当的电源上，则它们所带电荷量的大小关系是(Q1>Q2>Q)。 ; 上电复位电路的使用策略 摘要：工程师们在调试各式各样的板子时，常会出现开机出现错误，系统无法正常打开，接下来我们将列举电路板上电时可能引发的一些常见系统问题，并说明了保证电路板正确初始化的基本原则。 许多IC 都包含POR电路 （上电复位，即Power-on Reset） （上电复位，即Power-on Reset） （上电复位，即Power-on Reset）!重要的事情说三遍！ 其作用是保证板子上电后，模拟和数字模块初始化至已知状态。 POR三步走：电源电压达到阈值电压——POR电路就会释放内部复位信号——状态机开始初始化器件。 在初始化完成之前，器件忽略外部信号，包括传输的数据。唯一例外是复位引脚，它会利用POR信号内部选通。 1.1 POR电路长什么样？ 先通俗的科普一个概念，窗口比较器：常用两个比较器组成（双比较器），它有两个阈值电压VT2（高阈值电压）及VT1（低阈值电压），若VT1≤VA≤VT2，Vout输出高电平；若VA＜VT1，VA＞VT2，则Vout输出低电平。 图 1 双比较器 POR电路可以表示为窗口比较器，也就是一旦工作电压落在高低阈值之间，电路就自动复位。如图2所示。 图2 简化的POR电路 1.2 POR怎么运作？ 比较器窗口通常由数字电源电平定义。数字模块控制模拟模块，数字模块全面工作所需的电压与模拟模块工作所需的最小电压相似。 较高的VT2阈值对模拟模块会更好，若过于接近推荐最小电源电压，当电压略微降低时，可能会意外触发复位。 如果器件包括独立的模拟电源和数字电源，则避免故障的一种策略是增加一个POR 电路，使两个模块保持复位状态，直至电源电压高到足以确保电路正常工作。 1.3 POR怎么对付短暂断电？ POR 电路有时会集成一个掉电检测器（BOD），用于防止电路在电压非常短暂地意外降低时发生复位。实际上，掉电电路给POR模块所定义的阈值电压增加了迟滞，通常为300mV左右。BOD保证，当电源电压降至VT2以下时，POR不会产生复位脉冲，除非电源电压降至另一阈值VBOD（VT2-300mv）以下，如错误!未找到引用源。所示。 图 3 掉电检测 掉电阈值电平足以保证数字电路保留信息，但不足以保证其正常工作。这样，如果电源电平只是非常短暂地降低的话，控制器可以在电源降至某一电平以下时中止活动，使整个器件都免于重新初始化。 1.4 正确上电要掌握的三种情况 一、单调性电源有震荡时 实际的POR电路比图2所示的简化版本要复杂得多， POR电路需要一个启动模块来产生启动脉冲，这种情况下必须使用单调性电源（单调上升或下降而没有震荡的电源）， 电路实验总结 总结的对象是什么?总结的对象是过去做过的工作或完成的某项任务，进行总结时，要通过调查研究，努力掌握全面情况和了解整个工作过程，只有这样，才能进行全面总结，避免以偏概全。 电路实验总结一：一个长学期的电路原理，让我学到了很多东西，从最开始的什么都不懂，到现在的略懂一二。 在学习知识上面，开始的时候完全是老师讲什么就做什么，感觉速度还是比较快的，跟理论也没什么差距。但是后来就觉得越来越麻烦了。从最开始的误差分析，实验报告写了很多，但是真正掌握的确不多，到最后的回转器，负阻，感觉都是理论没有很好的跟上实践，很多情况下是在实验出现象以后在去想理论。在实验这门课中给我最大的感受就是，一定要先弄清楚原理，在做实验，这样又快又好。 在养成习惯方面，最开始的时候我做实验都是没有什么条理，想到哪里就做到哪里。比如说测量三相电，有很多种情况，有中线，无中线，三角形接线法还是Y形接线法，在这个实验中，如果选择恰当的顺序就可以减少很多接线，做实验应该要有良好的习惯，应该在做实验之前想好这个实验要求什么，有几个步骤，应该怎么安排才最合理，其实这也映射到做事情，不管做什么事情，应该都要想想目的和过程， 这样才能高效的完成。电原实验开始的几周上课时间不是很固定，实验报告也累计了很多，第一次感觉有那么多实验报告要写，在交实验报告的前一天很多同学都通宵了的，这说明我们都没有合理的安排好自己的时间，我应该从这件事情中吸取教训，合理安排自己的时间，完成应该完成的学习任务。这学期做的一些实验都需要严谨的态度。在负阻的实验中，我和同组的同学连了两三次才把负阻链接好，又浪费时间，又没有效果，在这个实验中，有很多线，很容易插错，所以要特别仔细。 在最后的综合实验中，我更是受益匪浅。完整的做出了一个红外测量角度的仪器，虽然不是特别准确。我和我组员分工合作，各自完成自己的模块。我负责的是单片机，和数码显示电路。这两块都是比较简单的，但是数码显示特别需要细致，由于我自己是一个粗心的人，所以数码管我检查了很多遍，做了很多无用功。 总结：电路原理实验最后给我留下的是：严谨的学习态度。做什么事情都要认真，争取一次性做好，人生没有太多时间去浪费。 电路实验总结二：电路实验，作为一门实实在在的实验学科，是电路知识的基础和依据。它可以帮助我们进一步理解巩固电路学的知识，激发我们对电路的学习兴趣。在 一、简答题（8小题） 1、在进行电路分析时，为何要指定电压或电流的参考方向？何谓关联参考方向？何谓非关联参考方向？在图1-1中，电压和电流的参考方向为关联参考方向还是非关联参考方向？在这种参考方向体系下，ui乘积表示吸收还是发出功率？如果u>0、i<0，则元件实际发出还是吸收功率？ 图1-1 答： 1、一旦决定了电流参考方向，每个元件上的电压降方向就确定了，不可随意设置，否则在逻辑上就是错误的，所以先要指定电厂、电流的方向。 2、所谓关联参考方向是指流过元件的电流参考方向是从元件的高电位端指向低电位端，即是关联参考方向，否则是非关联参考方向。 3、非关联——同一元件上的电压、电流的参考方向相反，称为非关联参考方向。 4、发出功率——非关联方向，调换电流i的参考方向之后，乘积p = ui < 0，表示元件发出功率。 5、吸收功率——非关联方向下，调换电流i的参考方向之后，u > 0，i > 0，功率p为正值下，元件实际吸收功率； 2、分别说明图1-2、1-3所示的电路模型是理想电压源还是理想电流源？分别简述理想电压源和理想电流源的特点，并分别写出理想电压源和理想电流源的VCR（即u和i的约束方程）。 图1-2 图1-3 答： 1、图1-2是理想电压源；1-3所示的电路模型是理想电流源 2、理想电压源电源内阻为0；理想电流源内阻无穷大 3、图1-2中理想电压源与外部电路无关，故u = 10V 图1-3中理想电流源与外部电路无关，故i=-10×10-3A=-10-2A 3、何谓RLC并联电路的谐振？在发生谐振时，其阻抗、电流、无功功率各有何特点？并写出其品质因数Q的表达式。 答： 1、端口上的电压与输入电流同相时的工作状态称为谐振，由于发生在并联电路中，所以称 为并联电路的谐振。 2、并联谐振电路总阻抗最大，因而电路总电流变得最小，但对每一支路而言，其电流都可 能比总电流大得多，因此电流谐振又称电流谐振。并联谐振不会产生危及设备安全的谐振过电压，但每一支路会产生过电流。 单片机各种复位电路原理 复位电路的作用 在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是 一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁 兼容性能。 无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设 计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可 靠引起的。 基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始 工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST 端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒， 所以，完全能够满足复位的时间要求。 图1 图2 2 、上电复位 AT89C51 的上电复位电路如图 2 所示，只要在RST 复位输入引脚上接一电容至Vcc 端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS 型单片机，由于在RST 端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1μF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通 过电容加给RST 端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc 对电容的充电过程而 逐渐回落，即RST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地 复位，RST 端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc 的上升时间约为10ms ，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz ，起振时间为1ms ；晶振频率为1MHz ，起振时间则为10ms 。在图 2 的复位电路中，当Vcc 掉电时，必然会使RST 端电压迅速下降到0V 以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生 损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l态”。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC 将得不到一个合适的初值，因此，CPU 可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。 2 、积分型上电复位 常用的上电或开关复位电路如图 3 所示。上电后，由于电容C3 的充电和反相门的作用，使RST 持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K 后松开，也能使RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。 根据实际操作的经验，下面给出这种复位电路的电容、电阻参考值。 图3 中：C：＝1uF ，Rl＝lk ，R2＝10k CD4013引脚功能，真值表及应用CD4013做的触发延时自复位电路，你可以把做成按下开关后,？？？灯怎么没反应，过会儿，灯怎么自己亮了，再过会，咦灯怎么又自己熄了，是不是坏了？没坏，是用这电路置定的，至于能做别的什么自己去开发吧想象吧 首先 CD4013引脚功能 CP 信号输入端，上跳延有效 D 设置端，在CP信号时Q将会等于D，也就是说D等于1,Q也会等于1 R 复位端，高电平触发，使Q等于0 S 置1端, 高电平触发，使Q等于1 Q 输出端 Q－输出端，输出与Q相反电平 CD4013真值表 应用CD4013前先分析下面两个电路: CD4013做的分频器，相信许多人都知道, CD4013用于楼道灯开关的电路，输入可以开关，灯开后并且可以自己复位关掉, CD4013引脚图及用它做成的触发延时输出自复位电路 整个电路用一片IC4013和七个电阻三个电容一个二极管组成， R1是输入保护,如果只工作在电池的底电压模式或由其它电路提供信号可以不要 R2为CP下拉电阻，防误触发、静电等,推荐1M左右,用于触摸就换成5M~10M左右，用按键（按键输入开关另一端接V+）或其它电路提供信号可以用1K到几时K或几百K的电阻都行,(当然R1选值也要相应减小) R3、C2组成为D2值1服务 R3、R5、C1组成第一段延时、因为C1与C2间隔了R5，C2冲电会比C1快(当然C2尽可能小些，也可以选几PF到几千PF的纸片电容) 二极管为C1提供放电通道让C1经二极管、R4从Q1放电 R6、C3组成第二段延时，功能是自复位 如下参数用于触摸触发,延时约一分半输出约十分钟后复位 R1 1M R2 10M R3 100K R4 22欧姆 R5 680K R6 22欧姆 R7 1M C1 47uf C2 1uf C3 470uf 二极管，1N4007 （注：二极管和放电电阻都是在坏节能灯里拆的）和R4、R6组成快速放电电路，减少暂计，要求不高的场合可以不要二极管和R4、R6 电路工作如下： CP信号（上跳延）D1=1 Q1=1 C2冲电 C2=1 C1冲电 R1=1 ICa复位 CP2=1 D2=1 Q2=1 C3冲电 电子科技大学成都学院 （微电子技术系） 实验报告书 课程名称：电路原理图设计及Hspice 学号： 姓名： 教师： 年06月15日 实验一基本电路图的Hspice仿真 实验时间：同组人员： 一、实验目的 1.学习用Cadence软件画电路图。 2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。 3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。 二、实验仪器设备 Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容 激励源：直流源、交流小信号源。 瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。 分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。 基本原理：(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|> |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD，即输出电平. (2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能. 四、实验步骤 1.打开Cadence软件，画出CMOS反相器电路图，导出反相器的HSPICE网表文件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。 5.分析仿真结果，得出结论。 五、实验数据 输入输出仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos *.tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w .print v(1) v(2) .param wp=10u wn=10u .data w wp wn 10u 10u 20u 10u 40u 10u 40u 5u .enddata vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn .alter vcc vcc 0 3 .end 图像： 瞬态仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos .tran 200p 20n .print tran v(1) v(2) vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u电路原理实验指导书(2019)
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