案例分享-RC复位电路中R如何影响芯片复位？

电脑维修

     我们知道很多芯片工作都需要复位电路，比如CPU，MCU，CPLD，PHY，SWITCH等等。我们以最常见的低电平复位来说明，其中最常见的低电平上电复位电路就是一个电阻+一个电容，其原理是当电源接通的时刻，由于电容两端电压不能突变，因此其上端电压为0V，通过R对C进行充电，期间因为电平较低，对芯片仍是有效的复位，随着电压逐渐上升，复位结束。如下图（预留了GPIO复位）所示：

      复位时间就是简单的RC充电，电容式电压随时间 Vc = V * (1- e^(-t / R*C))   e = 2.71828。
       从这个公式我们可以知道，通过调整R和C的值可以改变复位时间，我们可以通过调整这两个值，来达到芯片的复位时间要求。那么这个R值是可以随便取吗？可以取任意大值吗？还是有一定的范围呢？下面我们就来聊聊我遇到的问题。

问题现象：
       最近手中一个项目在做DVT时，总数量60PCS，完成PCBA贴片后，在测试阶段发现有4PCS网口不ping包，进一步查看发现网口不link，不协商。工厂维修人员更换PHY芯片后，设备可正常协商，ping包，并且与良品对调后，不良现象跟着芯片走，最开始怀疑芯片有问题，为确定此问题，寄研发分析具体原因。同时后续测试过程中又发现之前正常的板子，又不正常了，表现为PHY芯片工作不稳定。我们拿到样品复现问题如下：

问题分析定位过程：
从现象我们可以看出，PHY芯片根本就没有工作，于是我们开始按以下步骤排查：
一、我们测量PHY 芯片的各组工作电压是否正常，晶体是否起振？
---整个芯片就两组电压，3.3V和1.0V（内置DC_DC转换），测量发现3.3V电压正常，1.0V无输出，同时25M 晶体也没有起振。由此我们判断此PHY芯片还没有正常工作。结合之前工厂的验证，最初也怀疑是芯片坏了，于是开始思考可能引起芯片损坏的原因？

1.芯片出厂就坏了？--数量就60PCS，就有4PCS芯片不良，这个不良率太高了，----不符合常规逻辑。
2.在生产过程中损坏了，--ESD等。
      针对这个问题，我们做了简单的测试，就是拆下不良的芯片，和一个良品芯片，我们对比测试芯片REG_OUT的对地阻抗情况。因为是内置DCDC没有输出，我们就主要测试这个PIN脚。
      测试方法及结果：我们将万用表设置到二极管档，红表笔接地，黑表笔接测试PIN，我们发现良品和不良品此脚对地阻抗的值表现一致。都在0.524V左右。当黑表笔接GND，红色接测试PIN时，二极管不能导通，测量到电阻无穷大。通过这个测试结果，基本可以得出初步判断REG_OUT这个PIN 没有损坏。

      测试原理说明：芯片IO口一般都会放置ESD clamp cell来防止静电击穿。ESD具体电路比较复杂，应对不同的情况有不同的设计，这里不多描述。基本原理可以理解成在电源和地之间串联反接两个二极管。我们测试出来的是二极管的压降。万用表内部有个电压源.从一个表笔流出一个mA级别的电流（一般是mA级别）然后检测电流电压计算电阻。
      3.还有一个可能原因导致芯片损坏，就是在设备启动过程中存在电压过充等，导致芯片损坏，于是测量3.3V和1.0V的上电波形。如下，发现两组电压均没有过充，符合设计标准。3.3V最大值为3.34V,1.0V 最大值为1.012V，都符合芯片SPEC.

      二、通过前面的测试和分析，看不出来芯片损耗的痕迹，于是进一步检测我们的电路设计，看是否有异常，对比HDK发现我们的复位电路与参考设计有不一致的地方。预留了SOC的GPIO控制，但是没有上件，这个不会有影响，另外就是我们预留了对地电容，和拉上100K电阻与参考设计直接4.7K上拉不一致，于是我们又测试了一下复位脚的电平，发现复位脚电平为0.92V左右。不满足芯片输入高电平的最低要求。于是我们找到芯片没有工作的真正原因，芯片复位脚一直低电平，一直处于复位状态。

解决方案：

      更改上拉电阻的大小，由100K改为4.7K。同步确认接地电容1uF也是不需要，芯片支持上电复位，不需要加电容做延时，故接地电容C863也删除。修改之后测试复位脚电平为3.3V，同时做功能测试，可以正常协商到1G，ping包也正常。

总结与反思：

1.在做硬件设计时，需要严谨，每一个阻值的取值都要有所依据，这次的问题，在前期设计的时候是可以避免的。
2. 至于为什么上100K不行，其实我们也没有找到真正的原因，从下图GPIO内部逻辑图，也分析不出具体原因，我们不太清楚芯片内部详细的设计，目前暂时没有办法明确确定真正的原因，尝试联系FAE，找原厂IC设计端解答，但是不好推进。也就没有再进一步。

3.其实这个100K也不是一定不能用，可能只是这颗芯片不能用，同样的电路，我在另外的芯片上验证过是没问题的。当然针对RC复位电路R的取值，经验值一般是50K以下，不建议取得更大了。当然这个电路用50K也是OK的。

4.针对我问题，为什么上100K电阻复位就不稳定了，你知道为什么吗？