时间：2023-05-16 15:31:26
序论：在您撰写偏置电路设计时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
【关键词】硅微机械陀螺;偏置电路;Pspice;PCB
Abstract：To meet the need of engineering design and technical requirements of silicon microgyroscope，a new design has been made to offset the zero position from bipolar signal to unipolar signal.The +12V single power supply has been made to ±12V double power supply.According to the transfer function，circuit has been designed and Pspice simulation has been made.The simulation result shows that the design is correct.PCB has been produced and meets the demands after measurement.
Key words：silicon microgyroscope;bias circuit;Pspice;PCB
引言
硅微机械陀螺仪是惯性导航技术中经常用到的传感器，它具有体积小，重量轻，灵敏度高等众多优点[1]。本设计中用到的陀螺是一种利用旋转载体自身角速度驱动的陀螺，通过垂直于载体自旋角速度方向的俯仰或偏航角速度产生的哥氏力来敏感载体的俯仰或偏航角速度。如图1所示，陀螺输出信号时一个双极性信号，而应用中需要将双极性信号变为单极性信号，电源为单电源供电，而且保证相关技术指标达到要求，为此，下文对陀螺信号进行了理论分析，设计了传输函数，制备了样机。
图1 零位偏置前陀螺输出信号
1.原理分析
无驱动结构微机械陀螺结构如图2所示，它由四个陶瓷电极和一个硅摆组成四个电容，坐标系oxyz固定于传感器的质量块上，是硅摆芯片绕轴摆动的角速度，是载体绕轴的自旋角速度，Ω是载体绕轴的偏航（俯仰）角速度。
图2 无驱动结构硅微机械陀螺结构
陀螺固定在旋转载体上，当陀螺随着载体以的角速度自旋的同时又以Ω角速度偏航（俯仰）时，硅摆产生周期性变化的变化频率等于旋转载体滚动频率的哥氏加速度，沿轴输出角振动，从而引起硅质量块与四个电极构成的四个电容的变化。通过信号检测电路与信号处理电路，可以产生与被测角速度成正比的双极性电压信号，从而达到测量的目的。更改电路参数，可以将输出调整为Vpp=2V偏。
本次设计是将输出信号的零位上移V偏，最直接的方法就是用加法电路实现，用陀螺输出与V偏=2.5V直流信号相加，即可得到零位偏置2.5V的陀螺输出信号。2.5V的直流信号可以由应用环境中的+12V电源通过电压转换芯片得到。此外，本次设计与之前信号处理电路中都用到了双电源供电芯片，因此还另需将+12V转换为-12V，实现双电源供电。
2.电路设计
综合上述分析，本设计主要分为三个部分，第一部分，+12V转为-12V;第二部分，+12V转为+2.5V，第三部分，2.5V与陀螺信号的相加电路，以下分别对这三部分电路进行设计分析。
2.1 正负电源设计
由于转体内部单电源供电，而陀螺信号处理电路中用到OP27运算放大器等双电源供电的器件，所以需要进行单电源到双电源的转换。选择电压转换芯片既要考虑在误差允许范围内满足功能实现，又要尽量满足电路简洁，便于小尺寸PCB上布线。通过比较，选择Maxim公司ICL7662EBA芯片实现+12V转换为-12V，如图3所示，此应用中只需在芯片周围外接两个极性电容便可实现。而正电源则用原有的+12V电源。ICL7662的输入输出关系如公式（1）所示。
（1）
如此实现正负12V的电压给电路供电。
图3 ICL7662实现电压转换原理图
Maxim公司的ICL7662EBA芯片为八脚贴片式封装，输入工作温度范围为-40℃～+85℃，输入电压范围为4.5V～20V，其中要注意的是6脚，当输入电压小于10V时，6脚需接地，此次应用中输入电压为+12V，所以不需6脚接地。
2.2 电压转换电路
第二部分为12V转2.5V的电路，选用TI公司的TL431芯片的典型应用电路，TL431为三端可编程稳压二极管，三个引脚分别为阳极，阴极和参考电压。TL431参考电压公差等级有A，B，和标准等级三个等级，在此选用公差最小的B等级，公差为0.5%，它的工作温度为-40℃～+125℃，工作电流范围宽达1-100mA，动态电阻典型值为0.22Ω，输出杂波低，其符号可以等效为图4所示。
图4 TL431等效符号
用于稳压的典型电路如图5所示。
图5 TL431电路连接
图6 TL431仿真
其中输入输出关系可以用（下转第155页）（上接第153页）式（2）表示：
（2）
其中为内部2.5V基准源，因此当R1为0欧电阻时，输出为式（3）所示。
（3）
TL431部分的仿真结果如图6所示。
2.3 偏置电路设计
第三部分是2.5V直流信号和陀螺信号的加法电路，实现陀螺信号2.5V的零位偏置。电路设计如图7所示。
第一个OP27运放实现反相相加电路，传递函数为：
（4）
其中分别为陀螺信号和2.5V直流信号，第二个OP27运放实现反相比例运算电路，用于改变电压极性，其传递函数如式（5）所示，为最后输出，两部分电路串联起来，最终实现同相相加的目的。
（5）
因为有：
（6）
所以：
（7）
Pspice仿真结果如图8所示。
仿真结果与预期效果一致，说明设计思路正确。模拟加法电路要用到集成运算放大器，本设计属于精密仪器中的应用，且传感器的敏感电路部分涉及到微弱信号的检测，所以要求运算放大器失调电压要小且不随温度的变化而变化。此处运算放大器选用OP27，OP27是一款低噪音精密运算放大器，其噪声功率谱密度为3nV/√Hz，失调电压为10uV，且具有高共模抑制比和高开环增益等优点，是精密仪器仪表中常用的一种运放。
图8 加法电路Pspice电路仿真结果
图9 转接板PCB三维显示
图10 TL431输出结果
图11 加转接板后陀螺输出信号
3.实验验证
基于以上分析设计，设计了PCB板并加工制作，与原有陀螺信号处理板之间通过接插件连接，PCB三维显示如图9所示。于精密三轴转台上进行实验验证。经试验测得TL431输出为图10所示，当内框旋转频率为15Hz，偏航角速度为180°/s。时，最后陀螺输出信号如图11所示，可见与图1相比，陀螺输出信号零位向上偏置约2.5V。实验测量数据结果如表1所示。
表1 实验验证结果
4.结论
本次设计任务主要由正负双电源设计，2.5V稳压信号的获取以及加法电路三大部分组成，本文分别对这三部分的理论计算，仿真验证，与实验结果进行了讨论，发现三者结果基本一致。误差主要来源于芯片的器件误差与环境影响，在允许范围之内。因此本次设计理论正确，且能实际利用到工程实践。
参考文献
[1]张福学，王宏伟，张伟，毛旭，张楠.利用旋转载体自身驱动的硅微机械陀螺[J].压电与声光，2005，27（2）：109-115.
[2]明亮，汪银年，王家光，张福学.一种硅微机械陀螺小信号检测电路的设计[J].北京机械工业学报，2006，21（4）：20-25.
关键词： 硅PIN光电二极管； 偏置电路； 电子滤波器； 闪烁探测器
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）13?0159?03
Design and application of low?price bias circuit for Si?PIN photodiodes
JIA Mu?lin1， ZENG Guo?qiang2， MA Xiong?nan3
（1. Guangxi Radiation Environment Supervision and Management Station， Naning 530222， China； 2. Chengdu University of Technologe， Chengdu 610059， China；
3. China Institude For Radiation Protection， Taiyuan 030006， China）
Abstract： The Si?PIN photodiodes have been more and more widely used in the areas of weak light signal detection， but the result of detection is more likely affected by bias voltage and other factors. The high?stability bias voltage with low ripple coefficient is essential for accurately achieving the detected weak light singal. A Si?PIN photodiode bias circuit based on TPS61040 DC/DC boost converting chip was design and applied to the weak light signal detection of the NaT （Tl） scintillator. A good result was achieved.
Keywords： Si?PIN photondiode； bias circuit； electronic filter； scintillator detector
硅PIN光电二极管（以下简称SPD）作为一种成熟的半导体光电器件，因其特有的优势在自控、通信、环保、医疗及高能物理研究等领域得到了越来越广泛的应用，但其使用极易受所加偏置电压的影响。因此，在实际应用中对SPD上所加的偏置电压的要求非常苛刻，必须具备很低的纹波系数和良好的稳定性，这也就造成常用的SPD偏置电路成本较高。针对这一情况，本文将介绍一款基于TPS61040电压转换芯片的偏压电路设计，并将其应用于NaI（Tl）+SPD辐射探测器的信号检测。
1 硅PIN光电二极管与偏置电压关系
1.1 SPD及其偏置电压简介
与普通光电二极管相比，SPD是由中间隔着本征层的PN结构成。当在PN两端外加反向偏压时，内建电场几乎集中于I层，使得耗尽层厚度加大，增大了对光子的吸收和转换有效区域，提高了量子效率；同时，PN节双电层间距加宽，降低了器件本身的结电容，如图1所示。使得器件的响应速度提高，有利于在微弱光脉冲信号检测领域的运用；此外，结电容的降低减小了信号电荷在其上的分配，有利于为前置放大电路输入更多的原始信号电荷。
图1 偏置电压与结电容关系
1.2 偏置电压电平选择
但偏置电压不是越高越好，原因是SPD的暗电流随偏压的增加而增加，如图2所示。当偏压超过一定值时，暗电流随偏压呈线性增长趋势，使得整个系统的信噪比迅速降低。在进行微弱光信号检测时，若所加偏压自身噪声较大，将直接影响到有用信号的提取，甚至可能将有用信号完全湮没。综合SPD的特性曲线和实验结果，一般将偏置电压设定在24 V。
图2 偏置电压与暗电流关系
2 偏置电路设计
2.1 升压芯片确定
通常，便携式仪器配用的电源电压为较低，无法满足SPD偏置电压电平24 V的要求，须进行升压处理。目前，主要选用APD（雪崩光电二极管）专用升压芯片（如：MAX5026，MAX1932等）构成SPD的偏置电路，但成本相对较高，且这类芯片升压幅度远超过SPD的需要，造成了一定的浪费。因此，设计一款低成本的SPD专用偏置电路是非常有必要的。
本文选用的TPS61040升压芯片是一款由德州仪器公司生产的电感式DC/DC升压转换器，其主要特点是价格低、功耗低、转换效率高。该芯片采用脉冲频率调制（FPM）模式，开关频率高达1 MHz；输入电压范围为1.8～6 V，可选用的供电电源较为丰富，适用性强；最高输出电压可达28 V，可满足绝大部分SPD的偏压电平要求。
2.2 TPS61040工作原理
TPS61040的内部功能结构如图3所示，其脉冲频率调制模式（PFM）工作原理如下：转换器通过FB脚检测输出电压，当反馈电压降到参考电压1.233 V以下时，启动内部开关，使电感电流增大，并开始储能；当流过外部电感的电流达到内部设定的电流峰值400 mA或者开关启动时间超过6 μs时，内部开关自动关闭，电感所储能量开始释放；反馈电压低于1.233 V或内部开关关闭时间超过400 ns，开关再次启动，电流增大。通过PFM峰值电流控制的调配，转换器工作在不间断导通模式，开关频率取决于输出电流大小。这种方式使得转换器具有85%的转换效率。芯片内部集成的MOSFET开关，可使输出端SW与输入端隔离。在关断过程中输入电压与输出电压间无联接，可将关断电流减小到0.1 μA量级，从而大大降低了功率。
图3 TPS61040的功能模块
2.3 升压电路设计
本文设计（图4所示）采用5 V电池作为电源，输出电压+24.5 V。根据TPS61040的数据手册可知反馈电平决定了输出电压的值，反馈电平又与分压电阻直接相关，输出电压[Vout]可按如下公式计算：
[Vout=1.233*（1+RTRB）]
式中：[RT]和[RB]分别为上下分压电阻，在电池供电的情况下，二者的最大阻值分别为2.2 MΩ与200 kΩ。在选择反馈电阻时，应综合考虑阻值与反馈电平的关系，较小的阻值有利于减小反馈电平的噪声，本文中[RT]和[RB]分别选用阻值1 MΩ与51 kΩ的电阻，根据上式可得输出的电压电平为24.5 V。为减小输出电压的纹波，可在[RT]上并联一补偿电容。三极管[Q1]用于隔离负载与输入电源。
图4 升压转换器原理图
2.4 滤波电路设计
根据PFM模式的工作原理可知，流过储能电感的电流呈现周期性的变化，从而将其内贮存的磁能转化为电能输出，造成了偏置电路的输出电平也呈周期性变化，波形近似为三角波，如图5所示。这使得升压转换器输出的电压不能直接用于的SPD偏置。
要得到理想的偏置电压，必须对其进行处理。本文采用电子滤波器来完成偏压的滤波，电路原理如图6所示。根据电子滤波器有放大电容的作用，可以用容量和体积均较小的电容来实现超大电容的功能，基本设计如图6所示。通过滤波处理后，成功将偏置电压的纹波控制在2 mV以内（见图7），且整个偏压电路体积较小，而且成本较低。
图5 升压转换器输出电压波形
图6 偏压滤波原理图
图7 滤波后的偏压
3 应用实例
本文选用的SPD为滨淞公司S3590?08型大面积硅PIN光电二极管，可用于闪烁探测器中光电转换功能，选用的闪烁体为一块体积Φ30 mm×25 mm的圆柱形NaI（Tl）晶体，通过一块聚光光锥将NaI（Tl）晶体发出微弱光线汇集到S3590?08的受光面进行探测，并采用本文设计的升压电路为S3590?08提供偏压；选用的放射源核素为Cs?137。SPD输出信号经过前置放大器（原理如图8所示）处理后，输出信号的波形如图9所示，可见本文设计的偏置电路基本达到辐射信号检测的需要。
图8 前放原理图
图9 加有偏压核脉冲信号波形
4 结 论
本实验表明，基于TPS61040升压转换器的升压电路是可以用作对偏压要求较高的SPD的偏置电源，与采用APD专用偏压芯片构成的同类电路相比，成本更低，且电路结构简单、功耗较低、体积较小，具有一定的实际运用价值。
参考文献
[1] 尼曼（美）.半导体物理与器件[M].3版.北京：电子工业出版社，2005.
[2] 凌球，郭兰英.核辐射探测[M].北京：原子能出版社，1992.
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[4] 薛永毅.新型电源电路应用实例[M].北京：电子工业出版社，2001.
关键词：MSP430 压控电流源 模拟闭环控制 空载过压保护
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0003-02
在现实的生活中，电源类产品在出厂前，必须经过性能测试，合格后才能投入市场。在以往，通常采用静态负载，如电阻箱等可变阻值的电阻来模拟负载，但其测试精度低，方法不易操作，给电源的测试带来了困难。为了解决这个问题，人们设计了一种电子负载设备，可以有效改良电源测试的方法。电子负载主要依靠电子元器件吸收并消耗电能，其体积较小，一般采用功率半导体器件作为载体，使得负载易于调节和控制，并能达到很高的精度和稳定性。本文在系统设计中采用TI公司的单片机MSP430，该单片机工作电流低，能有效降低功耗，具有16位数据的处理能力，且内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周期指令，运行速度更快，片内集成资源丰富，为系统设计提供了可能。同时通过测量电路实时监控被测电源的相关数据，并通过LCD显示屏，显示测得的数据。本文设计简单易行，系统运行稳定可靠。
1 系统设计的基本原理
1.1 系统设计方案
系统设计利用单片机MSP430作为核心控制器，以44矩阵键盘设定单片机输出电流值，单片机将相应的数字信号输出给D/A芯片处理，将键盘设定输出的电流值从数字电压信号转换为模拟电压信号，再经恒流控制和电流放大，将产生的信号接入被测电源的输入端（电源的正极）。被测电源的实际输出电流（电源的负极）再经过采样电阻形成电压信号经过A/D信号转换和电压检测，将数字信号输入单片机进行相应的程序处理，再经LCD液晶屏显示。
在电路的设计过程中，为减少误操作给系统硬件带来的破坏，我们也设计了空载和过载报警电路。当系统中没有接入被测电源或者检测的电流值超出一定范围，通过蜂鸣器报警和高亮LED的闪烁，引起使用者足够的注意。以上功能设计的系统框图如图1所示。
1.2 系统硬件设计的实现
电路设计中，D/A转换器我们采用的是8位的数模转换芯片DAC0832，其引脚结构如图2所示。
DAC0832内部含有两级输入寄存器，使其具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适用于多种电路设计需要。D/A转换结果采用电流形式输出，再通过选用合适的线性运算放大器实现模拟信号的放大，满足相应的设计需要。同时运放的反馈电阻可通过Rfb引脚端引用片内固有电阻，也可以根据设计需要外接反馈电阻。该芯片的典型应用如图3所示。
本文系统设计的控制芯片采用的是MSP430，反馈电阻采用的是外接电阻，经D/A转换后输出的电流连入集成运算放大器LM324的输入端，进行模拟信号的放大，再经过反馈电路，将相应的模拟信号进行数据处理。而反馈电路运行的稳定性，直接影响着系统工作的精度，作者采用了如图4的硬件设计方式实现反馈电路的功能。
受控电流源采用普通三极管SS8050和大功率三极管3DD15D相结合，通过控制流入大功率三极管3DD15D的基极偏置电压，间接控制输出到负载上的电流大小。在系统的设计调试过程中，我们采用15V电源和负载电阻来替代实际的被测电源，进行相关的参数研究。实际使用中，我们可以去除负载电阻，在15V电源和GND接线处连接被测电源。设计中，我们还需考虑到输入到单片机的电压是经过A/D变换的数字信号，这样才可以实现与MSP430的接口连接，由核心控制器来进行数据的处理。由于MSP430内置A/D转换器，可以完成模拟信号向数字信号的转换，因此降低了系统硬件电路设计的复杂性，有利的节约了开发成本。
实现空载和过载报警电路的方法是测量负载两端电压，由于这两点电压比较高，因此需分压后送A/D测量，分压电阻取值需要较大，以减小对输出电流的影响，当超过额定值时通过主控制器软件程序判断是空载或者过载，电路设计如图5所示。
2 系统设计的软件功能原理
在系统硬件设计的基础上，作者完成了相应的软件程序设计，其程序流程图如图6所示。
在整个硬件系统上电后，首先进行系统初始化，保证各硬件系统运行正常。空载或者过载部分的程序编写可以有效减少因误操作对系统的硬件造成的破坏，在这部分程序中，以容错技术为主，包括：空载报警提示、负载电压过大报警。当电流源没有外接负载或者外接负载超过系统设计的参数极限时，产生相应中断程序，调用声光报警程序和液晶显示程序，提示系统的操作者。
除此之外，程序流程图中的按键扫描程序是重要组成部分，实现的相应功能的子程序较多，其中实现的按键功能有加1键，减1键，退格键，取消键，确定键，保存键和基本的数字功能键。键码的分析中涉及到键盘扫描和编码技术，其中键盘扫描的方式一般有三种：主动查询方式、键盘中断方式和定时中断方式。键盘编码的方式常见的有三种：特征编码法、顺序编码法和反转查表法。本次设计采用主动查询方式对键盘进行扫描，采用反转查表法对键盘编码。
主程序示例。在主程序中，包括基本的头文件和主函数，由于整体程序的复杂性，在本文中我们针对主要的功能函数进行简单说明
3 结语
该简易直流电子负载电流可以在100mA～1000mA范围内进行设定，并且以10mA的步进值，对输出电流大小进行微调，因而可实际应用于检测小功率恒流源的稳定性。在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，显示电流值变化小于1%。电子负载还可以检测被测电源的电压与电流，达到设计要求。
作者在接下来的系统研究中，将进一步通过提升硬件性能，改善硬件设计的合理性，提升软件程序的运行效率，提高电流的输出精度，达到更稳定的测试性能。
参考文献
[1] 蒋益飞，周杏鹏.基于 STM32 直流电子负载的设计与实现[J]，仪器仪表用户，2012.03/
[2] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001，248-291.
关键词：单片机 控制电路 步进电机 驱动模块
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0019-02
1 前言
近年来，步进电机在多个领域得到了开发和应用，并取得了良好的使用效果。步进电机是一种常见的执行元件无论是结构还是操作方法，都比较简单，其性能也与工业生产控制要求相适应，在工业技术中对其进行应用，已是一种既定的趋势。步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时挥着重大的用途。与此同时步进电机调控也发生了相应的升级和转变，本文对单片机和步进电机进行同步应用，以控制软、硬件，不断提高步进电机工作效率。
2 单片机的应用意义及原则
2.1 单片机的应用意义
单片机与步进电机进行同步应用，既能够满足工业生产要求，又是步进电机电路设计过程中的基本诉求。单片机的性质是集成电路芯片，以具体技术为依托，对中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统和定时器等子系统功能进行实现。它能够对数据信息进行收集、分析和处理，在步进电机控制系统中极具应用优势，达到良好的应用效果。
首先，提高步进电机性能。依据实际情况，对反应式、永磁式和混合式等步进电机类型进行合理选择，充分发挥它的设计功能，适应社会需要。如果对该三种反应原理进行单一应用，步进机将丧失其整体性能，也会对步进电机的工作质量产生不同程度的影响，使它的应用效果大打折扣。单片机能够依据步进电机的工作环境、运动特性、控制性能和实际功用等，对它进行局部性的优化和升级，以补强步进电机控制系统整体，实现步进电机结构层面上的一体化，充分发挥它的使用性能，为工业生产提供物质及技术支持。
其次，降低步进电机维护及保养成本，节省资金。步进电机的材质一般比较昂贵。接收电信号脉冲之后，长期工作周期背景下，运动轨迹会发生明显变动。对步进电机的使用效果和结构产生直接性影响，产生裂纹或在记录过程中出现失误，使步进电机维护更加困难。在实际应用中需要在特定周期内，对步进电机进行维护和保养，确保其具备良好的应用效果及安全性。单片机能够从结构和功能上对步进电机进行协调，使电机不再受局部区域干扰，避免出现运动差错，对步进电机的维护和保养成本进行有效控制，实现资源节约。
2.2 单片机在步进电机电路中的实用性原则
设计单片机步进电机控制系统的时候，需要考虑资金要素，要依实际情况，对设计成本进行有效控制，减少不必要的资金浪费，使单片机在步进电机电路中得到充分应用。
3 步进电机概述
3.1 步进电机发展
步进电机别名阶跃电动机或脉冲电动机，它能够对脉冲信号进行转换，使其成为角位移或直线位移电机，也使它的分析过程更加便利。该种步进电机发展较早，无论是位移量与脉冲数，还是位移速度与脉冲频率都呈现正相关。
步进电机的最初研发时间是上世纪二十年代，距今已有很长年限。上世纪五十年代，人们开始在步进电机上对晶体管技术进行应用，实现了对步进电机的数字化控制，使其控制过程更加快捷便利。此后，研究人员再次对步进电机性能进行升级和改善，使其具备分解性、响应性、精度性和可依赖性等多方面优势。加之，微电子技术和计算机技术的发展，自动化控制系统中开始对步进电机进行频繁应用，使其逐渐成为机电一体化中的重要执行元素。步进电机的优势非常明显，它既能够提升工作效率，实现自动化，也能够使位置控制更加快捷、准确，不断提高生产效率，实现经济效益最大化[1]。
步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。早期的步进电机输出转矩比较小，无法满足需要，在使用中和液压扭矩放大器一同组成液压脉冲马达。随着步进电动机技术的发展，步进电动机已经能够单独在系统上进行使用，成为了不可替代的执行元件。比如步进电动机用作数控铣床进给伺服机构的驱动电动机，在这个应用中，步进电动机可以同时完成两个工作，其一是传递转矩，其二是传递信息。步进电机也可以作为数控蜗杆砂轮磨边机同步系统的驱动电动机。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以并用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中等等。
3.2 步进电机的工作原理
定子和转子是步进电机的主要元件。正常工作状态下，如果有电流经过，定子绕组会产生一个矢量磁场，继而对转子产生带动，使其在具体作用下旋转，转子和定子的磁极磁场方向会发生偏差，形成相应的角度。步进电机主要对通过定子绕组的电流进行支配，实现转子旋转角度控制。一旦输入脉冲信号，转子即发生偏转，即步距角。完成脉冲信号给出规律设定之后，电流的通过将会更具规律性，而转子也会有规律的进行持续转动，对电机进行带动，使步进电机实现工作。如图1所示，步进电机结构。
传统电动机的转动具有持续性特征，控制难度相对较大。当前的步进电动的驱动方式是数字信号，能够依据实际情况，对它的定位和运转等使用状态进行有效调节。我们对输入脉冲的电机绕组通电顺序、频率和数量等进行合理调整，对步进电机接受脉冲信号而旋转指定的角度进行科学合理的指挥，使其满足最初诉求。如今，步进电机的正常运行得益于脉冲信号。如果没有输入脉冲信号，步进电机将处于定位状态。单片机能够对步进电机这一特性进行有效控制。对单片机和步进电机进行同步应用，有助于提高其生产效率。传统电动机的主要功用是能量转换，而步进电机则作为电路控制元件存在，极具精确性，对人们日常生产和生活具有正向性影响。
4 基于单片机控制步进电机电路的设计
步进电机可以以硬件系统实现控制。但是，基于市场因素考虑，硬件系统不具备经济性，而它的各项功能也不具备适用性。一旦发生设计变更，则需要对硬件电路进行整体性修改，加大了工作负担，很难实现便利性。单片机具备可直接编程优势，能够对运算功能进行有效执行，在具体应用过程中，可对步进电机进行适应性控制，对具体的转向、步数和速度等进行合理调节。借助软件的更改，能够满足不同设计诉求。设计人员对显示电路和键盘电路进行有效结合，能够进行人机交换，最大程度降低外部干扰，使其更加可靠、高效。
4.1 系统硬件设计
4.1.1 单片机最小系统
电路设计中离不开单片机最小系统设计，它是步进电机电路的起始部分。主要功能是生成步进电机转动需要的脉冲，并对其加以控制。我们可以借助单片机的软件编程功能，对步进电机所需要的信号进行输出，使单片机输出脉冲数与步进电机旋转角度呈现正相关，单片机输出脉冲频率与步进电机转动速度也呈现正相关。同时，单片机也能够对电流值进行有效处理，并借助数码管明确显示电机的转速和方向。
单片机的主要模块有复位电路和晶体振荡电路。如图2所示，单片机最小系统线路图。
P0口主要对数码管显示情况进行控制，使其显示结果更加明确，且极具准确度；P1口着重控制步进电机中单片机的编程，使芯片处于良好的读写状态；P2口作为数码管位选，对公共端工作进行有效控制。同时，它也能够对扫描电路键盘工作情况进行合理控制。P3口着力于模数转化成芯片的工作控制[2]。
4.1.2 数码管显示电路
数码管显示模块的主要显示内容有步进电机选择速度、旋转方向、步进电机电流通过情况。该设计中，借助数码管对设计进行显示，直接点亮数码管，实现位选部分，对单片机控制端的地输出电压问题进行有效控制。因而，需要将辅助三极管添加到位选和单片机控制端。
4.1.3 串口通信模块
串口通信模块的应用原理是对计算机和单片机进行连接，实现二者之间的信息交互和流通。它的应用原理是借助计算机对程序进行编程，然后对程序进行复制，在单片机芯片中对其进行应用。
4.1.4 电机驱动模块
步进电机的信号功率比较小，很难对电机进行驱动，使其运行。因此要添加电机驱动模块，使步进电机信功率不断放大。集成的驱动芯片价格比较低，控制难度相对较小，可以将其作为核心元件应用到电机驱动电路设计中。
如图3所示，该电机驱动电路中，电机驱动核心由驱动芯片L298和其周围的电路组成，L298N的管脚IN1，IN2，IN3，IN4和ENA，ENB与单片机的I/O端口P1口的六个管脚依次连接相连，接收脉冲信号。L298N的OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机的一相。其中IN1，IN2，IN3，IN4管脚接输入控制电平，控制电机的正反转。ENA，ENB控制使能端，控制电机的停转。而控制步进电机的运行速度只要控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周期，即在升速过程中，使脉冲的输出频率逐渐增加；在减速过程中，使脉冲的输出频率逐渐减少。该种连接模式和驱动芯片与单片机和步进电机之间的串联模式相符合，使电路控制和操作更加简单和便利。
4.1.5 独立按键电路
内部电路中的按键是独立的，在单片机端口上对其进行连接。将其作为外部性按键，使内部各项模块具有较好的中断功能，以对步进电机旋转方向进行科学合理的选择，并对它的速度进行科学调控，使其电流呈现良好的现实状态，对步进电机进行合理控制。它属于步进电机电路设计中的辅装置，具有不可或缺的重要作用。
4.2 系统软件设计
软件系统主要为硬件系统电路设计提供依托和支持。依据单片机本身的性质和特点，对系统软件进行合理编程和读写，以充分体现出设计功能，并对其进行合理更改，实现电路控制。系统软件设计与硬件系统电路设计具有紧密相关性。软、硬件中的任一设计模块都直接关乎最终设计效果和步进电机电路的整体运行状态。因而，需对系统软件设计进行合理把控，以提升其整体性能。
4.2.1 红外线编码
遥控器编码形式是32位二进制码组，前16位是用户识别码，能够对不同的电器设备进行有效区分，避免不同机种遥控编码相互干扰。该芯片用户识别码固定高8位地址和低8位地址分别为OBFH和40H，后16位则是8位操作码和它的反码。单片机接收红外线之后，可按以下方式开展解码工作：中断信号产生-EA清零-延时短-等待高电平-延时不足4.5ms-再次等待高电平-延时0.84ms-P3.2脚电平值读取，对32位代码进行依次读取，前16位是识别码，后18位中，数据码和数据反码均为8位[3]。
4.2.2 步进电机程序
步进电机程序设计的基本诉求是对旋转方向进行判断，再依据正确的顺序，将其传送给控制脉冲，继而对所需控制步数进行判定，观察其具体传动情况，直至将要求控制步数传送完毕。分别将步进电机和单片机作为具体执行元件和控制器，并将检测元件定义为光敏电阻传感元件背景下的传感器。而手动输入信号则是手动按钮，以红外遥控装置开展遥控操作，对时钟控制和状态显示的步进电机控制系统进行综合限定辅助，使步进电机的手动、自动和遥控多功能操作更加便利，保障其可靠性。
5 程序原理分析
5.1 程序设计思路
依据电路设计，单片机的输入和输出分别为P1口的前6个管脚和P1口的后2个管脚及P2口的前4个管脚。首先，主程序部分向驱动电路输出4路高电平，停转电机。继而对定时器T0的具体工作模式和允许中断位置高电平进行合理设置，将“停转”状态显示点亮，然后进行按键扫描，按下按键之后，实现程序段跳转。如果没有按下按键，即会回归到程序的初始部分。正转部分需对正转状态指示进行点亮，然后执行起始脉冲输出，继而对按键进行扫描，并对不同状态下的执行情况进行合理判断，调配到定时器T0赋初始值子程序，对累加器A中的数值进行累加。几经循环，使步进电机处于正转状态。反转部分的设计过程亦是如此。加速和减速中，对定时时间进行改变，即可实现定时器定时初始值更改。
5.2 设定定时器计数初始值
程序设计中对定时器T0的定时中断进行选用，以实现步进电机细部性时间控制。对T0的定时时间进行更改，即可改变步进电机转速。假定步进电机的步距角为7.5°，转一圈耗费的脉冲数量为48。将转速假设为N（r/min），而每一分钟脉冲数据输送数量为48N，每送一个脉冲信号需要花费的时间为s。
定时器T0的技术初值为。将步进电机最低转速假定为20r/min，最高转速为100r/min，速度级的界定为5r，共17级。
6 结语
步进电机在应用层面极具优越性，在工业设备中已经得到了广泛应用，有助于提高生产质量及效率。我们要结合具体操作背景，对单片机的优越性进行重点分析，在步进电机电路控制系统中对它进行全面应用，使步进电机工作性能得到充分提升。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
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文文介绍了单片机控制的电动机Y-启动电路设计，该设计是一个以弱电控制强电的设计，有多方面的功能，为智能控制和精确控制电动机的启动提供了合理有效的解决方案。本文对系统的各个环节进行了详细的阐述，并论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。
【关键词】单片机 电动机启动 电路设计
在我们生活中的各个领域随处可见单机片的踪迹：计算机网络通信与数据传输、各种智能IC卡、轿车的安全系统、摄影机、飞机上的各种控制仪表，甚至电子宠物和程控玩具，都离不开单片机的应用。在工业中，电动机的星三角启动的应用十分广泛，随着技术自动化的普及，工业中也出现了很多自动机器，人们将原本需要人来控制的电动机启动的工作交给了单片机，不仅防止了很多意外的发生，同时也提高了电动机的生产效率。
1 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路的总体设计任务和选择
首先要设计一个单片机控制的电动机Y-Δ启动，设置3秒钟的启动时间，并通过按键设置电动机Y-Δ进行操作运行和终止。该设计的基本要求和主要内容有：控制器要采用STC89C52RC单机片；电动机的选择要用三相异步电动机；正5V电源需要选用LM7805三端不可调节的稳压集成器来实现；在弱电控制强电模块中选用DC5V继电器；在电动机运行模块中要采用220V的交流接触器；显示模块要用两位级联共阴数码管；设置模块需要通过独立式键盘来进行设置和调控；指示模块需选用不同颜色的发光二极管进行指示操控。
根据上述任务设计的要求，经分析探讨，基于单片机定时器系统的设计中包括的内容有：电源模块、定时模块、控制器模块、显示模块、设置模块以及指示模块。
2 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中系统各环节的硬件电路设计
2.1 电源模块电路
该设计通过+5V直流电压来供电，一般来说，直流稳压电源的组成部分有电源变压器、整流滤波电路和稳压电路。电源变压器是把交流电网中220V的电压转换成为比所需要的值，交流电压经过整流电路变为脉动的直流电压，因为脉动的直流电压中含有大幅度的纹波，当电网电压波动、温度和负载发生变化时稳压电路能够继续保持直流电压的稳定，选用输出电压为+5V的三端集成稳压器LM7805，变压器会将电网220V的电压转为+9V，通过发光二极管桥式整流之后，送入LM7805的输入端。
2.2 复位和晶振电路
单片机在平时复位端电平是0，单片机复位主要通过按键高电平复位，该设计中的复位电路既能用于操作复位，也能实现上电复位。通电时，电极两端可看做短路，RESET端电压逐渐下降，也就是低电平，此时单片机开始工作。LED发光二极管在复位电路中主要用来指示电路电源是否安全接通，晶振电路采用的是外部无源晶振，晶振值选用12MHz，两个谐振电容取值为30PF。
2.3 弱电控制强电电路
电气触头可通过电流，可以把强电接触器的线圈直接接在弱电继电器触头上，如果弱电继电器触头可通过电流，可在其上加一个中间继电器以控制强电。
2.4 电动机运行模块电路
电动机的电源通断可以通过单片机控制的接触器主触头加以控制，同时电机的星型启动三角运行的效果可由单片机的定时来转换。
2.5 电路设置
设置电路的过程中，电路可通过独立式键盘的设置和调控加以控制，采用P2口作为独立式键盘的行线，在这里不必加上拉电阻。
2.6 电路指示
此设计主要采用发光二极管作为指示灯，将发光二极管接在接口处，当两端的电压差超出自身导通压降时就会开始工作，此时的电流要满足电流和电压的要求，并与发光二极管的电流相适应，二极管才可以正常发光。在发光二极管的连接处接入一个电阻，此电阻能够通过对二极管图电流的限制以减小耗损。该设计在+5V的电压作用下采用510欧对电阻进行限流，二极管会在不超出单片机的最大限流的前提下正常工作。
3 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中的软件设计
3.1 系统主程序流程
系统设计的整个过程在系统主程序流程中的具体表现如下：
首先，可以对系统进行初始化，包括地址的常量定义、初始化单片机各端口、资源分配、初始化电动机的启动时间和定时器、设置推栈指针等。其次，能够调用启动时间处理程序，电动机的启动时间为十六进制数，存储在数据缓冲区中，如果要显示出数码管，就要进行十进制进行区分，并且每一位都存在不同的单元。最后，可以调用启动时间以显示程序，在显示程序当中，要对显示的数值进行灭0处理，当启动的时间十位是0的话，将不显示该位，以降低阅读差错。先控制数码管的位码，选中要点亮的数码管，此时将显示出段码。
3.2 程序设计和软件调试
程序流程图设计好之后就可以根据流程图编写程序了，该设计采用汇编语言编写，经调试，能够实现设计任务的要求。软件的调试通过应用KEIL软件和ISIS软件仿真电路进行操作和控制，应用KEIL软件调试后会生成HEX文件，先对设计中的各个环节进行调试，再对主程序进行调试，最后将各部分程序连接起来进行整体调试。
4 结论
综上所述，本设计开发了一种适用于人们的生产生活的，在单片机的基础上控制电动机星三角启动的定时装置。同时，对系统的各个环节进行了详细的阐述和分析，论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。
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关键词： AT89C51； 钢纤维； PWM控制； 钢钎排序电路
中图分类号： TN911?34； TM42 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）14?0149?03
Design of microcontroller?based control circuit for steel fiber sorting device
HUANG Jie
（Hunan Railway Professional Technology College， Zhuzhou 412005， China）
Abstract： A control circuit of steel fiber sorting device taking MCS?51 microcontroller as control core was designed. It generates a PWM control signal by microcontroller to control the size of the sort magnetic field according to the feed quantity. The problems of low efficiency and heating generation of the steel sorting circuit were solved effectively. The intelligent control of the magnetic field and feed speed， and high reliability of the system were realized. The control circuit designed in this paper improved the efficiency of steel fiber sorting packing.
Keywords： AT89C51； steel fiber； PWM control； steel sortingcircuit
0 引 言
钢纤维是混凝土理想的增强材料，在混凝土中均匀地按比例掺入钢纤维，可以使混凝土在抗拉、抗冲击、抗裂、抗剪、抗耐磨、抗疲劳强度、抗冻融性能上比普通混凝土有很大提高。国外有研究表明，在混凝土中加入0.75%～1%的钢纤维，可以大大提高高强度混凝土柱的弹性和延展性[1]。
国内外对钢纤维在混凝土制作方面的应用研究较多[1?2]，但是在钢纤维的包装技术方面的研究基本还是空白。钢纤维的有序包装不只是影响到钢纤维的运输，还直接影响到钢纤维的使用效果。采用人工排序的方式效率很低，自动化的钢纤维排序设备研究具有重要的意义。本文设计的钢纤维排序设备利用单片机进行智能控制，采用电磁排序法进行钢纤维排序。
1 系统总体方案设计
电磁排序法的工作原理是在同一表面内设计有平行磁力线N、S极，同时设计有垂直N、S极磁力线。纸箱坐落在电磁铁中心，通电后被磁力线包围，采用圆筒振动筛均匀布料，钢纤维在从振动筛落入包装箱的过程中，受到磁力线的作用，从而依据磁力线方向，在箱内直接有序排列。系统控制电路结构如图1所示。
图1 钢纤维排序设备控制电路结构图
来料速度检测模块采用无接触式速度传感器检测振动筛电机的转速，从而得到振动筛的振动速度和振动筛的给料速度。
根据给料速度的大小，单片机控制排序励磁电路励磁电流的大小，从而控制排序磁场强度的大小，使得排序整齐而电流不过大，限制电路发热量。料满检测模块采用红外传感器，检测包装箱内装料的量，当装料快满的时候，发出料满信号，溢料保护模块发出报警信号，如果包装箱一直没有更换，则当料满以后，系统停止工作，防止溢料。系统启动以后，散热控制模块启动散热装置，当过热保护模块的温度传感器检测温度高于设定的安全温度时，系统停机。
2 系统硬件设计
2.1 MSC?51单片机控制模块设计
AT89C51是一种带4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器（Flash Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM）的低电压，8位高性能CMOS微处理器。该器件采用Atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS?51指令集和输出管脚相兼容[3]。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，Atmel的AT89C51是一种高效微控制器。
单片机的P1.0～P1.4作为来料速度数据输入口，过热信号、料满信号通过中断0和中断1，即P3.2，P3.3口输入，P2.0～P2.4分别为排序励磁PWM控制信号、退磁控制信号、过热报警控制信号、料满报警控制信号输出口。
2.2 排序励磁驱动与保护电路
排序励磁开关管的驱动与保护电路如图2所示，单片机输出的PWM信号从P2.0引出后，经过74LS08整形，消除信号抖动造成的干扰。然后通过光耦TLP250进行隔离，将钢钎排序设备的控制电路与主电路隔离，避免主电路对控制信号的干扰。
图2 排序励磁驱动与保护电路原理图
励磁电路开关管驱动选用专用驱动芯片IR2113进行驱动，IR2113是高可靠性、大电压、高速、两路触发的大功率MOSFET或IGBT的驱动器[4?6]。
内部电路如图3所示。其控制输入信号使相应输出端有触发信号输出。低压侧输出（L0）取决于VCC，高压侧输出（H0）取决于浮点值VBS。两路输出间的耐压值为500 V。低压侧输出和高压侧输出与对应输入信号同步，两路输出都受SD控制。高电平时无输出，只有SD为低电平时，输入信号的上升沿才能触发输出。图3 IR2113内部结构图
IR2113可以输出两路输出，但是本设计主电路只有1个开关管，只用L0单独输出。从TLP250引入的PWM信号与IR2113D的LIN端子相连，LO与主电路开关管的控制极相连，COM端与开关管的阴极相连。
电路过热信号与SD端子相连，当主电路过热后，通过SD关闭开关管出发信号输出，从而使主电路断电起到保护的作用。VZ1为稳压二极管，防止电压过大损坏开关管。
3 系统软件设计
主电路中采用直流斩波技术来调节励磁电流的大小，利用单片机内部定时器功能产生PWM控制信号来控制斩波电路开关管，控制系统的控制流程图如图4所示。
图4 控制系统工作流程图
系统启动后，首先开启散热风机，然后检测包装箱是否已经装满，装满的话开启溢料保护，输出溢料报警，等待更换包装箱。没装满的话则检测系统是否过热，过热的话则启动过热保护，正常的话则读取振动筛速度，根据振动筛速度，决定输出励磁PWM信号的占空比，从而控制主电路中直流斩波电路输出电压的大小，进而控制排序电磁力的大小。
当包装箱即将装满时，输出退磁信号，对箱内钢纤维进行一次性整体退磁。包装箱没满的话，继续检测振动筛速度，根据振动筛速度实时调整励磁控制信号。实现排序电磁里的足够大，同时避免磁场的过度饱和而严重发热。
4 结 语
本文设计的钢钎排序设备主电路采用直流斩波器调节排序励磁的大小，控制线路以MCS?51单片机为控制核心进行设计，系统成本大大降低，降低成本的同时，实现了励磁磁场与进料速度的智能控制，同时，提供了溢料保护，过热保护，实现了系统的高可靠性。该系统成本低，智能化，大大的提高了钢纤维的排序包装效率。
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关键词：显示驱动芯片；上电复位；电源检测
1概述
显示驱动芯片是一款规模大、电源系统复杂、数模混合的SoC芯片。在驱动芯片中，数字电路起着很重要的作用，芯片各模块的上下电及工作时序均由其控制。而逻辑电路在上电过程中很容易出现错误状态，需要在电源电压达到电路的正常工作电平后，利用复位电路对逻辑电路进行初始化，以保证数字逻辑的正确性。
驱动芯片的外接电源有两个，分别是锂电池电源VDDA和10电源VDDI，芯片所需的其他电源均在片内通过LDO或电荷泵产生。在芯片的启动过程中，各电源需要按照一定的先后顺序陆续上电。在外接电源VDDA和VDDI上好电后，提供数字电源DVDD的LDO就需要启动，并在上电完成后给数字电路提供一个复位信号，对触发器、寄存器及锁存器等单元电路进行复位，保证电路在上电过程中能正常启动。其他电源及电路模块则在数字电路正常工作后，在其控制下按照一定的时序分别启动。因此，上电控制电路对显示驱动芯片正常上电启动起着重要的作用。
2芯片上电控制电路
2.1上电检测电路
只有当驱动芯片的两个外接电源VDDA和VD-DI都上电之后，芯片才能启动。在芯片设计中，采用了电源上电检测电路，对VDDA和VDDI进行检测，当上电检测完成后，才启动后续电路。上电检测电路的电路结构如图1所示，分为三个部分，分别是VDDI检测电路，VDDA检测电路以及VDDA延迟检测电路，其中VDDA延迟检测电路采用的就是常见的RC结构。在VDDA上电结束，检测电路会输出低电平信号VDDA_ON，经过一段时间延迟，输出信号VDDA OELAY翻转为高电平；VDDI上电结束，检测电路会输出低电平VDDI_ON，作为后续电路的使能信号。
由于芯片电源VDDA和VDDI上电没有先后顺序，分两种情况考虑上电检测电路：一种VDDA先上电，另一种是VDDI先上电，上电检测波形如图2所示。由上电检测波形可以看出电源上电结束后，上电检测信号会发生相应的变化。从上电检测波形可以看出，VDDA ON与VDDI 0N都输出低电平时，VDDA与VDDI两电源完成上电。
2.2系统上电控制电路
外部电源（VDDI、VDDA）上电完成以后，即可进行内部数字电路上电及芯片复位操作，具体可通过图3电路实现。在电路中，VDDA OELAY和VDDl 0N为上电检测电路的输出信号，其中VDDA DELAY在VDDA上电之后经t1时间延时后由低变高，而VDDI_ON则在VDDI上电结束输出低电平。VDDI_ON为电平转换电路的使能信号，电平转换电路结构如图4所示。在VDDI未上电时，VDDI_ON为高电平，电平转换电路的输出为低电平，不受输入信号影响。在VDDI上电之后，电平转换电路才能正常进行电压转换。
DVDD_EN为DVDD_LDO的使能信号，高电平有效。当该信号为高时，DVDD LDO⒖始工作，产生数字供电电源DVDD。图5所示DVDD延迟检测电路对DVDD电压进行检测，在DVDD上好电后经t2时间延时，DVDD_DELAY由低跳高。RESX信号为主机配置的复位信号，通过10接口到该电路，经过两个电平转换电路从VDDI电压域分别转换至VDDA和DVDD电压域，其中VDDA电压域的RESX信号用于控制带隙基准（BGR）的使能，并与VDDA_DELAY信号相与之后作为触发器的清零信号。DVDD电压域的RESX信号则与DVDD_DE-LAY信号相与之后作为硬复位信号hw给数字电路，在数字电路中与软复位信号sw相与之后作为整个系统的复位信号。触发器的D端和触发端信号由数字控制，在芯片接收到深睡眠指令时，触发端产生一个上升沿，将Q端信号变为高电平。
下面从以下六种情况考虑芯片复位。
（a） VDDA与VDDI上电启动
VDDI上电后，检测信号VDDI_ON立即输出低电平。VD-DA上电后，经过时间t1延时后，检测信号VDDA_DELAY输出高电平。在时间t1内，DVDD使能信号直接有效，DVDD开始建立并稳定，数字电路上电；同时VDDA DELAY的低电平对D触发器清零。
在以上过程进行的同时，主机配置复位信号RESX为低脉冲，数字电路开始复位。RESX变高的时刻，带隙基准开始正常工作。但是数字电路的复位信号由RESX和DVDD_DELAY共同作用的。只有当数字电路上电t2时间后，DVDD_DELAY才会翻转为高电平，此时RESX和DVDD_DELAY同时为高，数字电路复位完成。
在数字电路复位期间，D触发器的触发信号一直维持低电平，且复位结束，触发信号输出默认值低电平，这样即可保证DVDD一直有效，即数字电路持续供电。
（b）RESX硬复位
若RESX为低电平，即硬复位信号有效，则数字电路复位，带隙基准电路重启。注意的是，RESX硬复位并没有使数字电路掉电。
（c）软复位
当数字电路接收到软复位命令时，反映到电路上sw端为低电平，则Reset信号直接对数字电路复位。
（d）VDDI掉电，再启动
若VDDI掉电，VDDA不掉电，这时检测信号VDDA_DE-LAY保持高电平，但是VDDI_ON由低电平翻转为高电平，导致DVDD LDO关闭，即数字电路掉电。一旦数字电路掉电，芯片不能自启动，必须在VDDI重新上电后，配置RESX一个低电平脉冲，才能使DVDD LDO重新启动，即数字电路重新上电。同（a）一样，本电路会重启带隙基准，并完成数字电路复位。
（e）VDDA掉电，再启动
若VDDA掉电，VDDI不掉电，这时检测信号VDDI_ON保持低电平，VDDA_DELAY翻转为低电平，并且VDDA是DVDDLDO的电源，VDDA的掉电使得数字电路无电。值得注意的是：处于此种状态的芯片不能自启动。只有VDDA重新上电，才能让数字电路上电；接着通过配置RESX为低电平脉冲，使带隙基准重启、数字电路复位。
（f）芯片深睡眠及唤醒
当芯片接收到深睡眠模式的指令时，一方面反映在图3中D触发器输人为高电平，触发信号由低到高电平翻转，将D端的高电平输出至Q端，导致DVDD_EN变为低电平，DVDD LDO关闭，数字电路掉电，同时，触发器的输出信号还控制SRAM的电源开关，当其变为高电平时，SRAM的电源将断开，节省系统功耗；另一方面，芯片内部DC-DC电路、振荡器、驱动电路及MPU接口与寄存器均不工作，芯片进入深睡眠模式。
这种模式下，芯片同样不能自启动。主机必须通过配置RESX，才能使数字电路重新上电与复位、带隙基准重启。深睡眠状态失效，即芯片深睡眠模式被唤醒。
3电路仿真
该电路采用umcl62ehv工艺设计，并利用Cadence Spectre对其进行仿真。
图6为VDDA和VDDI上电以及VDDI掉电仿真，从图中可以看到，在VDDA上电后，DVDD_EN为高电平，DVDD LDO开始工作，DVDD电压上电。VDDA_DELAY经过约130us延时后，跳为高电平，DVDD_DELAY在DVDD上电后，经大约240us延时后跳为高电平。VDDI_ON在VDDI上电后即变为低电平。在VDDI掉电时，VDDI_ON变为高电平，同时DVDD_EN变为低电平，DVDD LDO关闭，DVDD开始掉电。
图7则是对芯片深睡眠及唤醒情况进行仿真。可以看到当触发器触发信号CLK第一个上升沿到来时，由于系统刚上电，VDDA_DELAY还是低电平，DVDD_EN不受其影响，继续保持高电平，DVDD正常上电。这可以保证系统在上电期间，不会因为逻辑电路的错误信号而导致DVDD LDO误关闭，使其不能上电。当CLK的第二个上升沿到来时，意味着芯片接收到深睡眠模式指令，将D端的高电平传输到触发器Q端，DVDD_EN变为低电平，DVDD LDO关闭，芯片进入深睡眠状态。直到主机给RESX配置低脉冲，DVDD_EN才重新变为高电平，芯片推出深睡眠模式，被成功唤醒。
