利用RC電路作為芯片復(fù)位的原理知識(shí)解答
用的是線性時(shí)不變的電容。感慨,歲月不饒人,什么電容電感、微分方程早舍吾記憶而去。
1電容充電過(guò)程
當(dāng)電容器接通電源以后,在電場(chǎng)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(guò)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(hào)相反。電荷定向移動(dòng)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(dòng)過(guò)程中,電容器極板儲(chǔ)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(shí)電荷停止移動(dòng),電流為0。
1.jpg
Figure1.電容充電過(guò)程--自由電子流過(guò)電源的移動(dòng)
如Figure1所示,當(dāng)給U一個(gè)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)igure1的電路充電時(shí)間極短,幾乎為0。
2RC電路作為芯片復(fù)位電路
(1)RC電路充電
2.jpg
Figure2.RC電路電容充電過(guò)程
[1]U=0時(shí),電路無(wú)通路。nRst點(diǎn)與任何一點(diǎn)都不存在電位差。
[2]在給U一個(gè)電壓的瞬間,電容正極板上有電子通過(guò)點(diǎn)電源到達(dá)負(fù)極板從而形成回路,此時(shí)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(dòng),電容充電完畢,不再有電流即電路中又無(wú)通路。此時(shí)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(guò)程也很短,但比純C電路的過(guò)程要長(zhǎng)。這個(gè)時(shí)間可以通過(guò)基爾霍夫定律算出來(lái):
R*I(t)+V(T)=U
I(t)=C*dV(t)/dt
得
R*CdV(t)/dt+V(T)=U(1)
這是一個(gè)一階線性非齊次(U!=0)微分方程。
首先,先討論(1)中對(duì)應(yīng)的齊次方程
R*CdV(t)/dt+V(T)=0
分離變量得
dV(t)/V(t)=-dt/RC
對(duì)兩邊積分得
lnV(t)=(-1/RC)Sdt+lnc
得
V(t)=e-(t/RC)+lnc
=A*e-(t/RC)
對(duì)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(qǐng)教,終于將這個(gè)方程解出來(lái)了。當(dāng)V(t)=U時(shí),表示電容充電過(guò)程完畢。這個(gè)時(shí)間跟R*C值有關(guān)。
(2)RC電路用作芯片復(fù)位電路
通過(guò)復(fù)位引腳對(duì)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(cè)為準(zhǔn)]:
復(fù)位引腳為低電平(電壓小于3.3V)
保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間(具體時(shí)間可查看其手冊(cè))
3.jpg
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(shí),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(huì)達(dá)到3.3V,所以在電容的充電過(guò)程中,給芯片引腳的信號(hào)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(shí)間大于芯片復(fù)位所要求的時(shí)間。查看e-(t/RC)的衰減曲線:
4.jpg
Figure4.A*e-(t/RC)衰減過(guò)程
盡管A應(yīng)該是負(fù)值,但上圖可以表示其衰減過(guò)程。可以看到,當(dāng)t=4RC時(shí),整個(gè)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(shí)間即可?紤]在電容充電過(guò)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^-5s=0.4s。這個(gè)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(duì)芯片復(fù)位則只要按下P33即可,按下P33的過(guò)程中nRST接地。人按鍵的速度大于10ms(按鍵程序用10ms消抖動(dòng)),而一般芯片復(fù)位要求的時(shí)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~
作者:大學(xué)生新聞網(wǎng) 來(lái)源:大學(xué)生新聞網(wǎng)
發(fā)布時(shí)間:2018-11-29 瀏覽:
- 電源線你是否都了解他們的使用方法?
- 面對(duì)如此眾多的花樣繁多的帶插頭的電源線你是否都了解他們的使用方法,是不是只是隨便找個(gè)插座就插上了呢?其實(shí)這就是電器隱患啊。在眾
- 01-02 關(guān)注:141
- 施工用電安全距離與外電防護(hù)
- 一、用電管理:
⒈臨時(shí)用電必須按“《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46-88”編制用電施工組織設(shè)計(jì)制定安全用電技術(shù)措
- 01-02 關(guān)注:135
- 施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用“三相五線制”供電
- 施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用“三相五線制”供電,井必須符合下列要求:
l.由中性點(diǎn)直接接地的專用變壓器供電的施工現(xiàn)場(chǎng),必須采用T
- 01-02 關(guān)注:241
- 電表箱裝飾畫的特點(diǎn)
- 電表箱裝飾畫,也叫做配電箱裝飾畫、電閘盒裝飾畫、電源開關(guān)裝飾畫等多個(gè)名字,這些都是根據(jù)其使用功能來(lái)命名的,電表箱裝飾畫的主要作
- 01-02 關(guān)注:135
- 電器裝置的四個(gè)裝設(shè)原則
- 施工現(xiàn)場(chǎng)離不開用電,工程設(shè)備、施工機(jī)具、現(xiàn)場(chǎng)照明、電氣安裝等,都需要電能的支持。隨著建設(shè)工程項(xiàng)目的科技含量和智能化的加強(qiáng),施工
- 01-02 關(guān)注:290
- 家用電器的漏電保護(hù)須知
- 在當(dāng)前的生活當(dāng)中,家用電器的選擇是越來(lái)越多,像電熱水器,電磁爐,微波爐等等,無(wú)論是哪一種家用電器,在漏電保護(hù)上要做到全面保障,
- 01-02 關(guān)注:123
- 電氣工作人員必須熟悉施工用電
- 1. 電氣工作人員必須熟悉施工用電安全技術(shù)規(guī)程,必須具備必要的技術(shù)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能,并經(jīng)考試合格,方可持證上崗工作。
- 01-02 關(guān)注:138