【经验】小基站复位电路设计方案

时间： 2023-11-01 来源：世强

技术问答

电子系统最基础又最重要的设计不仅包括符合电源树设计和时钟树设计，还包含完善的系统复位控制设计。复位控制设计不当会导致一些奇怪问题，这一点相信不少工程师都遇到过。合理的复位控制设计能够保证系统在接收到复位源信号时，既准确又可靠的触发系统复位功能。

电子系统常见的复位源，可以归纳为5种：上电复位，欠压复位，看门狗复位，按键复位及异常中断复位。笔者以小基站（smallcell）项目中复位控制设计方案为案例，给大家介绍下这5种复位设计方案的实现方案。

小基站相对宏基站而言，是一种低发射功率，小范围覆盖，主要面向中小企业、家庭客户、宏网络补盲、热点容量补充等应用的小型基站设备。

本次小基站项目的复位系统设计框图如下：

图1：小基站系统复位设计框图

在本次小基站系统中上电复位、欠压复位及看门狗复位功能由R5106N 芯片搭建电路完成。异常中断复位功能由一个普通IO采集中断信号转发完成。按键复位功能由按键及其他电子元件辅助完成。

上电复位、欠压复位及看门狗复位电路

这3个复位源信号的处理都交由R5106N芯片进行处理。具体电路设计如下：

图2：上电复位、欠压复位及看门狗复位电路

当单板正常上电工作时，3.3V电压信号传送到R5106N的VDD管脚，R5106N芯片输出一个370ms低电平脉冲信号。370ms的低脉冲信号可以保证这个系统复位信号能够有效的传递到CPU芯片并被识别到，随后作出相应的复位操作。低电平脉冲信号的输出时间可以通过调节CT管脚上连接的对地电容进行调整。对应的计算公式如下：

t_PLH(s)=3.7x10⁶xC(F)

当单板运行过程中，如果遇到VDD管脚上电压低于门限电压值，即低于0.99*3.3V=3.267V时，可以初步判断单板上电异常，R5106N芯片也会输出一个低电平脉冲信号。这个低电平脉冲信号的输出时间不能通过CT管脚上连接的对地电容进行调节，但会随着VDD管脚上电压信号高于门限电压值而结束。

单板系统正常运行时，R5106N芯片内部定时器会开始计时，CPU芯片在310ms的定时器计时周期内及时发送一个清零信号给R5106N，定时器就能持续正常计时，不会因为计数计满而产生溢出问题并输出复位信号。R5106N芯片的定时器计时周期与CT管脚上对地电容容值相关，对应的计算公式如下：

t_WD(s)=3.1x10⁶xC(F)

如果CPU芯片异常工作，就无法在310ms内给R5106N输送清零脉冲信号，从而导致R5106N芯片内部定时器产生计数溢出，并输出一个34ms的低脉冲信号。这个低脉冲复位信号，即是看门狗复位脉冲信号，输出时间也是可用通过CT管脚上的对地电容进行调节的，对应的计算公式如下：

t_WR(s)=t_WD/9

本次方案设计中选用NISSHINBO（原理光微电子）推出的R5106N芯片来完成上电复位、欠压复位及看门狗复位功能，不仅仅是因为R5106N芯片在实现3种复位功能的同时能保证上电复位时间、欠压复位时间及看门狗复位时间可调，还因为R5106N芯片具备以下性能特点：

1）功耗仅为420mW，较低的功耗对小基站产品而言既可以节省能耗又可以降低散热风险；

2）宽泛的工作温度范围：-40℃到125℃，既能够保证设备在炎热夏天里不断电的情况下依靠自然散热也能正常持续工作，又能确保设备在严寒冬季里正常启动运行；

3）芯片内部电压检测精度为1.0%，这个精度正好满足系统电源电压监控需求；

4）芯片尺寸够小，占用PCB板面积少，对于小基站产品精巧外型尺寸需求来说，选用小尺寸的芯片才是优选方案。

异常中断复位电路
单板系统正常运行一段时间后若出现一些异常状况，比如时钟失锁、PHY芯片配置失败以及FPGA芯片读写异常，CPU的中断采集IO接口会收到相应的中断信号。该中断信号触发CPU进行复位操作，重新启动异常芯片。

按键复位电路

图3：按键复位电路

调试阶段验需要验证各部分电路的功能，每个功能模块的验证不一定会一次成功。验证方案行不通时，就经常需要将单板系统重启复位，重新加载并运行修改后的方案。较断电重启复位而言，按键重启复位更容易操作并且安全系数也更高。因此按键复位电路在调试阶段还是很重要的。

其工作原理为：复位按键连接到CPU芯片的一个IO脚上。当按键被按下时，将会产生一个低电平的复位脉冲输送到CPU上，随后CPU进行系统复位操作。

关于Nisshinbo (日清纺)

原新日本无线（NJR）株式会社和原理光微电子（原RICOH）株式会社已于2022年1月合并，并以⽇清纺微电⼦（Nisshinbo）株式会社的名义运营。日清纺（Nisshinbo）整合两家公司的优势，完善 "连接一切 "的技术，并努力作为一个模拟解决方案的供应商进一步成长和发展，为实现超智能社会做出贡献。

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Nisshinbo（日清纺）车载用芯片选型指南（中文）

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选型指南 - NISSHINBO - 2023/3/29 PDF 中文下载

【IC】拓尔微新推8μVRMS超低噪声的工业级LDO TMI6011/6013，适用于交换机、服务器等工业智能设备

拓尔微电子TOLL新推出一款8μVRMS超低噪声、1.1V无bias超低输入电压、低压差、快速瞬态响应的工业级LDO稳压器系列TMI6011/TMI6013两颗新品，该系列使用于交换机、服务器、小基站、工业等应用市场。

产品发布时间 : 2024-09-10

芯佰特（CHIPBETTER）无线通讯用射频前端芯片选型指南

描述- 芯百特微电子（无锡）有限公司（简称“芯百特”）是一家民营高科技企业，具备CMOS/SOI/GaAs/SiGe/GaN等多种工艺的设计能力，能够研发设计PA/LNA/SW/FEM/滤波器/MEMS等各种器件，兼顾性能成本和供应链能力，创新地提出产品设计和方案。自主研发了近50款射频芯片，实现了近20款芯片的量产。产品线包括Wi-Fi、5G通讯、AloT、UWB等，产品经过国内TOP通讯设备制造商严苛检验并批量供货。

型号- CBS8122,CBG9326,CBG9327,CB5309,CB5747,CB5746,CB1002,CB5326,CB5743,CB2411,CB1010,CB5333,CB6317,CB5310,CB6318,CB5331,CBG9092,CBS8348,CBS8112,CB7263,CB5717,CB2401,CB5712,CB2402,CB5337,CB5755,CB6426,CB5784,CB6328,CB5100,CB5780

选型指南 - 芯佰特 - 2023/2/13 PDF 中文下载查看更多版本