一款多功能微处理器电源监控芯片的设计

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随着半导体技术的飞速发展，微处理器系统和微控制器系统在集成电路中得到了越来越广泛地应用，而为保障微处理器系统和微控制器系统的正常工作，监控电路必不可少。早期的监控电路只有电压监测，功能比较单一，现在的监控电路则向着多元化、多功能的方向发展。本文工作的目的是设计一款低成本、高集成度、多功能的微处理器电源监控芯片，该芯片能够实现上电复位、掉电复位、手动复位、1.6秒的独立看门狗监控、异常电压警告和低电量检测等功能，有效地监控电源电压、电池故障、微处理器或微控制器的工作状态，大大提高了微处理器的可靠性和稳定性。
　　针对指标要求，本文工作实现了芯片的总体结构设计，进一步实现包括电压基准电路、振荡器、看门狗检测与复位控制电路，计时器、比较器及复位阈值检测电路在内的各模块的电路设计及功能仿真，并给出了各CORNER下的仿真验证结果及在极端CORNER下的修调结果；根据电路设计结果，实现了从芯片的布局规划、器件匹配设计到验证优化的全流程版图设计；最后重点实现了包括总剂量效应和单粒子闩锁效应的抗辐射设计、ESD设计及其他方面的可靠性设计。设计工具使用Cadence公司提供的设计平台Virtuoso进行电路设计和版图绘制，使用仿真工具Spectre进行电路仿真验证，使用Mentor公司的版图验证工具Calibre进行版图验证及寄生参数提取，通过对电路的仿真和对版图的验证及寄生参数的提取及后仿验证，表明本文达到了设计指标，实现了芯片的设计功能。
　　本文工作的主要创新点为：
　　（1）提高了功能集成度，将多种功能集成在一片芯片上，无需外接元件就可实现微处理器监控电路的多种功能，减少了芯片的设计面积，节约了生产成本。
　　（2）设计中进行了抗辐射加固，在总剂量效应和单粒子效应方面采取了相应的加固措施，使芯片具有抗辐射能力，可以应用在航空航天、军事等辐射环境中。

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作者
赵崇美;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科软件工程
授予学位硕士
导师姓名张金风,李晓辉;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类运算器和控制器（CPU）;设计;
关键词
微处理器; 电源监控芯片; 基准电路; 复位阈值; 振荡器;

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