ADM8316/ADM8318/ADM8319/ADM8320/ADM8321/ADM8322：多功能監(jiān)控電路的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于微處理器系統(tǒng)的電源監(jiān)控和代碼執(zhí)行完整性監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下ADI公司推出的ADM8316/ADM8318/ADM8319/ADM8320/ADM8321/ADM8322系列監(jiān)控電路，看看它們能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)哪些便利和優(yōu)勢(shì)。

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一、產(chǎn)品概述

ADM8316/ADM8318/ADM8319/ADM8320/ADM8321/ADM8322是一系列用于基于微處理器系統(tǒng)的監(jiān)控電路，可監(jiān)測(cè)電源電壓水平和代碼執(zhí)行完整性。這些器件不僅能提供上電復(fù)位信號(hào)，還配備了片上看門狗定時(shí)器，若微處理器在預(yù)設(shè)超時(shí)時(shí)間內(nèi)未能觸發(fā)，定時(shí)器可對(duì)其進(jìn)行復(fù)位。此外，還能通過(guò)手動(dòng)復(fù)位輸入，利用外部按鈕開關(guān)來(lái)觸發(fā)復(fù)位信號(hào)。

這些器件具有多種特點(diǎn)，適用于多個(gè)領(lǐng)域，如汽車信息娛樂(lè)、微處理器系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、控制器、智能儀器和便攜式設(shè)備等。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有沒(méi)有遇到過(guò)類似需要對(duì)微處理器系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控的場(chǎng)景呢？

二、產(chǎn)品特性

（一）豐富的閾值和超時(shí)選項(xiàng)

• 復(fù)位閾值：提供27種復(fù)位閾值選項(xiàng)，范圍從2.5V到5V，以100mV為增量遞增。這使得我們可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，精確地設(shè)置復(fù)位閾值，確保系統(tǒng)在合適的電壓條件下進(jìn)行復(fù)位操作。
• 復(fù)位超時(shí)：有4種復(fù)位超時(shí)選項(xiàng)，分別為1ms、20ms、140ms和1120ms（最小值）。不同的復(fù)位超時(shí)時(shí)間可以滿足不同系統(tǒng)啟動(dòng)和初始化的需求，保證系統(tǒng)在復(fù)位后能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
• 看門狗超時(shí)：具備4種看門狗超時(shí)選項(xiàng)，典型值分別為6.3ms、102ms、1.6s和25.6s。合理設(shè)置看門狗超時(shí)時(shí)間，可以有效地監(jiān)測(cè)微處理器的代碼執(zhí)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理程序運(yùn)行中的異常。

（二）其他特性

• 手動(dòng)復(fù)位輸入：方便用戶通過(guò)外部按鈕開關(guān)手動(dòng)觸發(fā)復(fù)位操作，增加了系統(tǒng)的可控性。
• 多種復(fù)位輸出選項(xiàng)：不同型號(hào)的器件提供了推挽式和開漏式等多種復(fù)位輸出方式，可根據(jù)具體的電路設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇。
• 低功耗：典型功耗僅為10μA，適合用于低功耗、便攜式應(yīng)用場(chǎng)景，延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。
• 寬溫度范圍：工作溫度范圍為?40°C至+125°C，并且符合汽車應(yīng)用要求，能夠在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。

三、技術(shù)規(guī)格

（一）電源相關(guān)參數(shù)

在 (V{CC}=(V{TH}+1.5 %)) 至5.5V， (T{A}=-40^{circ} C) 至 +125°C 的條件下，器件的電源工作電壓范圍為0.9V至5.5V，當(dāng) (V{CC}=5.5V) 時(shí)，典型電源電流為10μA，最大為20μA；當(dāng) (V_{CC}=3.6V) 時(shí)，典型電源電流為10μA，最大為18μA。大家在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，要充分考慮這些參數(shù)，確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。

（二）復(fù)位閾值電壓

復(fù)位閾值電壓在不同溫度條件下有一定的偏差。在 (T{A}=25^{circ} C) 時(shí)，復(fù)位閾值電壓的偏差范圍為 (V{TH}-1%) 至 (V{TH}+1%) ；在 (T{A}=-40^{circ} C) 至 +125°C 時(shí)，偏差范圍為 (V{TH}-1.5%) 至 (V{TH}+1.5%) 。同時(shí)，復(fù)位閾值溫度系數(shù)典型值為20ppm/°C，復(fù)位閾值遲滯為 (2.5times V_{TH}) （單位：mV）。

（三）其他參數(shù)

還包括復(fù)位超時(shí)周期、 (V{CC}) 到復(fù)位延遲、推挽輸出和開漏輸出的復(fù)位輸出電壓、看門狗輸入的相關(guān)參數(shù)（如看門狗超時(shí)周期、WDI脈沖寬度、WDI輸入閾值和輸入電流等）以及手動(dòng)復(fù)位輸入的相關(guān)參數(shù)（如 (V{IL}) 、 (V_{IH}) 、MR輸入脈沖寬度、MR抗干擾能力、MR上拉電阻和MR到復(fù)位延遲等）。這些參數(shù)對(duì)于我們準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和調(diào)試電路至關(guān)重要，大家在實(shí)際應(yīng)用中一定要仔細(xì)參考。

四、引腳配置與功能

（一）引腳配置

（二）不同型號(hào)的差異

其他型號(hào)如ADM8318、ADM8319、ADM8321和ADM8322在引腳功能上也有各自的特點(diǎn)，例如ADM8318和ADM8319具有雙復(fù)位輸出（低電平和高電平有效），而ADM8321和ADM8322的復(fù)位輸出方式與ADM8316和ADM8320有所不同。在選擇具體型號(hào)時(shí)，我們需要根據(jù)實(shí)際的電路設(shè)計(jì)需求來(lái)確定。

五、工作原理

（一）電源電壓監(jiān)控

這些器件通過(guò)控制微處理器的復(fù)位輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)微處理器電源電壓的監(jiān)控。在電源上電、掉電和欠壓等情況下，當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)，避免代碼執(zhí)行錯(cuò)誤。當(dāng)電源電壓上升到閾值以上后，會(huì)有一個(gè)固定的超時(shí)復(fù)位延遲，以確保電源電壓穩(wěn)定。

（二）看門狗定時(shí)器

部分型號(hào)（ADM8316/ADM8318/ADM8320/ADM8321）配備了看門狗定時(shí)器，用于監(jiān)測(cè)微處理器的活動(dòng)。看門狗輸入引腳（WDI）能夠檢測(cè)到短至50ns的脈沖，每當(dāng)該引腳的邏輯狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，定時(shí)器會(huì)被清零。如果定時(shí)器在預(yù)設(shè)的看門狗超時(shí)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被清零，就會(huì)觸發(fā)復(fù)位操作，從而重新啟動(dòng)微處理器，使其恢復(fù)到已知狀態(tài)。大家在編寫微處理器代碼時(shí)，要注意合理設(shè)置WDI引腳的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，避免因看門狗超時(shí)導(dǎo)致不必要的復(fù)位。

（三）手動(dòng)復(fù)位輸入

ADM8316/ADM8319/ADM8320/ADM8322具有手動(dòng)復(fù)位輸入（MR）功能。當(dāng)MR引腳被拉低時(shí)，會(huì)觸發(fā)復(fù)位輸出。當(dāng)MR引腳從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，復(fù)位信號(hào)會(huì)在復(fù)位有效超時(shí)時(shí)間內(nèi)保持有效，然后才會(huì)解除復(fù)位。MR引腳內(nèi)部有75kΩ上拉電阻，并且集成了去抖電路，同時(shí)還具備一定的抗干擾能力。

六、應(yīng)用注意事項(xiàng)

（一）看門狗輸入電流

為了最小化看門狗輸入電流，建議在大部分看門狗超時(shí)時(shí)間內(nèi)將WDI引腳保持低電平。當(dāng)WDI引腳被拉高時(shí)，可能會(huì)消耗高達(dá)100μA的電流。通過(guò)以低占空比將WDI引腳從低電平脈沖到高電平再到低電平，可以減少大輸入電流的影響。當(dāng)WDI引腳未連接時(shí)，窗口比較器會(huì)將看門狗定時(shí)器與復(fù)位輸出電路斷開，從而避免在看門狗定時(shí)器超時(shí)時(shí)觸發(fā)復(fù)位。

（二）負(fù)向 (V_{CC}) 瞬變

為了避免因快速電源瞬變導(dǎo)致不必要的復(fù)位，這些器件配備了抗干擾電路。從典型性能曲線可以看出，不同復(fù)位閾值的器件在不同的復(fù)位閾值過(guò)驅(qū)動(dòng)和持續(xù)時(shí)間組合下，可能不會(huì)觸發(fā)復(fù)位。例如，對(duì)于2.93V閾值的器件，當(dāng)瞬變電壓低于閾值100mV且持續(xù)時(shí)間為80μs時(shí)，通常不會(huì)觸發(fā)復(fù)位。此外，在 (V_{CC}) 附近安裝一個(gè)0.1μF的旁路電容可以提供額外的抗干擾能力。

（三）確保復(fù)位有效至 (V_{CC}=0V)

雖然器件的低電平和高電平復(fù)位輸出在 (V{CC}) 低至0.9V時(shí)仍能保證有效，但通過(guò)在推挽配置的復(fù)位輸出端使用外部電阻，可以實(shí)現(xiàn) (V{CC}) 低至0V時(shí)復(fù)位輸出仍然有效。對(duì)于低電平有效復(fù)位輸出，在RESET和地之間連接一個(gè)電阻，當(dāng)輸出無(wú)法吸收電流時(shí)，該電阻會(huì)將輸出拉低；對(duì)于高電平有效復(fù)位輸出，在RESET和 (V{CC}) 之間連接一個(gè)電阻，當(dāng)輸出無(wú)法提供電流時(shí)，該電阻會(huì)將輸出拉高。建議使用較大的電阻值（如100kΩ），以避免在 (V{CC}) 大于0.9V時(shí)對(duì)復(fù)位輸出造成過(guò)載。

（四）看門狗軟件考慮

在實(shí)現(xiàn)微處理器看門狗觸發(fā)代碼時(shí)，為了降低電流消耗，應(yīng)盡量快速地將WDI引腳從低電平切換到高電平，再?gòu)母唠娖角袚Q到低電平（盡量減少WDI引腳高電平的時(shí)間）。但更有效的看門狗功能使用方法是，在一個(gè)給定的子程序中，讓W(xué)DI引腳從低電平到高電平再到低電平的脈沖來(lái)防止看門狗超時(shí)。然而，如果子程序陷入無(wú)限循環(huán)，看門狗可能無(wú)法檢測(cè)到這種情況，因?yàn)樽映绦蛉匀粫?huì)繼續(xù)切換WDI引腳。因此，我們可以考慮采用更有效的編碼方案，例如在調(diào)用子程序的程序中設(shè)置WDI引腳狀態(tài)，以更準(zhǔn)確地檢測(cè)子程序是否陷入無(wú)限循環(huán)。

七、選型與訂購(gòu)

（一）型號(hào)選項(xiàng)

這些器件包含多種型號(hào)選項(xiàng)，但并非所有選項(xiàng)都作為標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)發(fā)售。標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)在訂購(gòu)指南中有詳細(xì)列出，如需了解最新的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)列表，可參考Analog Devices網(wǎng)站（www.analog.com/supervisory）。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，需要聯(lián)系A(chǔ)nalog Devices銷售代表獲取相關(guān)信息，并且要注意樣品和生產(chǎn)單位的交貨周期可能較長(zhǎng)。

（二）訂購(gòu)代碼結(jié)構(gòu)

訂購(gòu)代碼包含了溫度范圍、復(fù)位閾值、復(fù)位超時(shí)、看門狗超時(shí)和封裝等信息。例如，ADM8316WAY27ARJZR7表示溫度范圍為?40°C至+125°C，復(fù)位閾值為2.7V，復(fù)位超時(shí)選項(xiàng)為A（最小值為1ms），看門狗超時(shí)選項(xiàng)為Y（典型值為1.6s），采用5引腳SOT - 23封裝（RJ - 5）。大家在訂購(gòu)時(shí)，一定要仔細(xì)核對(duì)訂購(gòu)代碼，確保所訂購(gòu)的器件符合設(shè)計(jì)要求。

八、總結(jié)

ADM8316/ADM8318/ADM8319/ADM8320/ADM8321/ADM8322系列監(jiān)控電路以其豐富的功能、多樣的選項(xiàng)和良好的性能，為微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了全面而可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇型號(hào)、設(shè)置參數(shù)，并注意應(yīng)用過(guò)程中的各種細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮這些器件的優(yōu)勢(shì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用這些器件的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)一些獨(dú)特的問(wèn)題或者有什么寶貴的經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。