上电复位电路为什么要加二极管?

本文以幽默的方式解释了电容在电源开关断开及重新接通时与CPU之间的交互过程,阐述了电容如何通过上拉电阻缓慢放电以及电源再次接通时对CPU复位的影响。

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原文链接:https://blog.youkuaiyun.com/cs_ing/article/details/9839661
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原理
当电容充满电之后我们把电源开关断开了,这个电容中的电“何去何从”呢?VCC和GND之间接了N多的器件,所有的器件都对它说:“把你那点电给我吧,我还能坚持一下。”电容说:“给你们没问题,可是我他娘脑袋上有个电阻挡我的财路,你们先别急,我慢慢把电放给你们。”

当电容刚刚要把电通过那个上拉电阻放出来,电源开关突然又接通了。CPU开始冲电容吼:“孙子!你Y的那个充电过程怎么没啦?我还要复位呢!”电容不干了:“废话,我上次充的电还没放呢这他妈电源又通啦!”CPU急了:“那我怎么办?我得复位啊!”电容眼珠一翻:“管你Y怎么办,死去吧你!”

<think>嗯,用户问的是复位为什么要多一路二极管。这个问题看起来涉及到电路设计中的复位电路部分。我得先回忆一下复位电路的基本原理。通常,复位脚用于微控制器或理器,确保在上电或电压不稳时,系统能正确复位二极管在这里可能起到什么作用呢? 首先,复位电路的基本结构通常包括一个电阻、电容,可能还有二极管。常见的是RC复位电路,通过电阻充电电容来产生延迟,确保复位信号在电源稳定后释放。那为什么二极管呢?可能是为了快电容的放电,防止电源突然断电后电容残留电荷影响下次复位。比如,当电源断开时,电容需要通过某个路径放电,否则在快速断电再上电时,电容可能没有足够时间放电,导致复位时间不足,系统无法正确复位。这时候二极管可以提供一个快速放电的路径,当电源电压下降时,二极管导通,让电容通过二极管放电,而不是通过电阻,这样放电更快。 另外,可能还涉及到电压钳位,防止复位脚电压过高。比如,当电源电压突然有尖峰或噪声时,二极管可以钳位电压,保护复位脚不被过压损坏。比如使用稳压二极管或者普通的钳位二极管,将电压限制在安全范围内。 还有可能是防止反向电流。当系统中有多个电源或者外部设备时,二极管可以防止电流倒灌到复位电路,影响其他部分的工作。比如,如果复位电路连接到其他可能有电压源的线路,二极管能阻止反向电流,保护复位脚。 不过,用户提到的“多一路二极管”可能是指除了基本的RC电路外,额外添一个二极管,形成不同的路径。这时候需要具体分析电路结构。比如,在RC复位电路中,二极管并联电阻两端,这样在电源断电时,电容通过二极管迅速放电,而不是通过电阻缓慢放电,从而确保下次上电时复位时间正确。 另外,可能还要考虑系统在异常情况下的复位,比如电源快速波动,这时候二极管的快速响应能确保复位信号及时生效。如果没有二极管,电容放电慢,可能导致复位信号保持低电平时间不足,微控制器无法正确复位。 还需要检查是否存在其他应用场景,比如手动复位按钮。当用户按下按钮时,二极管可能帮助快速放电,或者在按钮释放时提供放电路径,避免电压缓慢下降影响复位效果。 总结一下,复位二极管的主要作用可能包括:快速放电电容,确保复位时间准确;电压钳位保护;防止反向电流;应对电源快速波动等。需要根据具体电路设计来分析二极管作用,但常见的是速放电,保证系统可靠复位。</think>在复位电路中额外二极管的核心目的是 **提高系统复位的可靠性和响应速度**,以下是具体原因和分步解释: --- ### **1. 速电容放电,确保复位时序正确** - **典型复位电路结构**:由RC电路组成(电阻R与电容C串联),利用电容充电延时产生复位脉冲。 $$V_{复位} = V_{电源} \cdot (1 - e^{-t/RC})$$ - **问题**:断电后,电容需通过电阻放电。若放电过慢,在快速断电再上电时,电容残留电荷可能导致复位时间不足。 - **二极管作用**: - 并联二极管(如1N4148)在电源掉电时导通,为电容提供 **低阻放电路径**(绕过电阻R),放电时间常数变为: $$τ_{放电} = R_{二极管} \cdot C \quad (\text{远小于 } RC)$$ - **效果**:确保下次上电时,电容从零开始充电,复位脉冲宽度符合芯片要求。 --- ### **2. 电压钳位,保护复位脚** - **风险**:电源波动或ESD可能导致复位脚电压超限(如负压或高压)。 - **二极管作用**: - 添钳位二极管(如并联稳压二极管)可限制复位脚电压在安全范围(如0V~Vcc+0.7V)。 - **示例**: - 当复位脚电压低于GND时,二极管导通,避免负压损坏芯片。 - 当电压超过Vcc时,稳压二极管反向击穿,吸收过压。 --- ### **3. 防止反向电流干扰** - **场景**:系统存在多电源或外部设备时,复位电路可能被反向灌入电流。 - **二极管作用**: - 串联二极管(如电源路径中)可阻断反向电流,避免外部干扰影响复位逻辑。 --- ### **4. 应对电源快速波动** - **问题**:电源短时跌落(如毛刺)可能导致复位信号抖动。 - **二极管作用**: - 利用二极管的单向导电性,配合电容滤波,抑制短时电压波动对复位信号的影响。 --- ### **实际电路示例** ``` Vcc │ R │ RESET───┼─────C───GND │ ╲↘ 二极管(阴接Vcc,阳接RESET) ``` - **工作原理**: 1. 上电时,电容C充电,复位脚从低电平逐渐升高。 2. 断电时,二极管导通,电容C通过二极管快速放电至Vcc(而非缓慢通过R放电)。 --- ### **总结** | **问题** | **二极管作用** | **关键参数** | |-------------------------|---------------------------------|-----------------------| | 电容放电慢 | 提供低阻放电路径 | 二极管正向电流 $I_F$ | | 电压超限 | 钳位至安全范围 | 稳压二极管击穿电压 $V_Z$ | | 反向电流干扰 | 阻断反向路径 | 反向耐压 $V_R$ | | 电源短时波动 | 配合电容滤波,稳定复位信号 | 响应时间 $t_{rr}$ | **设计建议**:选择快速开关二极管(如1N4148),并确保正向电流和反向耐压满足系统需求。
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