提高系統可靠性的電壓管理器選

請注意，為了簡化，這里的討論忽略錯誤監測的準確度。如圖6所示，電壓管理器報告錯誤的時間越長，電源電壓下降的幅度越大。例如，當電源電壓的衰減率為1V/ms，電壓管理器的閾值為3.3V-5%。這里有兩種情形：

情形1: 錯誤監測時延為1ms。在這種情況下，電源電壓繼續往下掉。當處理器被復位時，電源電壓可能已降到低于處理器所能容忍的最低電壓門限以下。盡管處理器的電壓范圍要求是3.3V+/-5%，由于錯誤監測時延為1ms，使得當電源電壓下降到2V時，處理器還在執行命令。很顯然，高精度的電壓監測沒有發揮其作用。

情形2: 錯誤監測時延為50us。由于錯誤監測時延為50us，當電壓管理器輸出指示信息時，供給處理器的電源電壓已經從門限電壓值3.3V-5%再下降50mV。再次強調，在此刻的電壓值不能確保處理器的正常工作。

為可靠的錯誤監測提高門限閾值

現在，將門限電壓調整到比3.3V-5%高50mV，當電源電壓下降到門限附近時，處理器將被復位。在這種應用例子中，錯誤監測時延為1ms是不能接受的。但是，對于錯誤監測時延為50us，需要將門限電壓設置在比處理器所能容忍的最低操作電壓高50mV。

很明顯，為保證系統操作可靠，電壓管理器不僅僅要考慮管理器的精度，同時也要考慮錯誤監測的時延。由于過高的輸入電壓會造成器件的損壞，為避免損壞器件，對高電壓的監測也是很重要的。在這種情況下，對過電壓的錯誤監測速度要比對次電壓的錯誤監測速度更重要。例如，Lattice的ispPAC-POWR1208可以同時監測12路電源電壓，錯誤監測時延為4us。

以上的例子只是考慮到對單電源使用非常精確的電壓管理器。在現實情況中，需要監測的電源電壓不僅僅只有一種，經常都是多種電壓。電壓管理器必須具備同時監測多種電源電壓的能力，并且要有最小的錯誤監測時延。

圖6：單板錯誤監測示意圖。

增加系統可靠性的其它因素

為了可靠的電源電壓錯誤監測，其他的因素也需要考慮。它們是：

尖脈沖濾波器。單板在實際工作中，電源上通常是有噪聲的。這些噪聲的產生可能來源于電源的紋波，或者來源于當板上器件工作時的瞬變電流。這些噪聲都會引起電壓管理器的比較器的隨機翻轉，為了防止這種情況的發生，電壓管理器在輸入端有一個尖脈沖濾波器，為門限比較器提供干凈的輸入。

遲滯。在門限比較器的輸入端設置少許的遲滯電壓，以此防止當電源電壓在門限閾值附近時比較器由于電源噪聲引起的多次翻轉。

多路電壓同時錯誤監測電路

以下的方案是以Lattice的ispPAC-POWR1208P1為例，探討電源電壓的監測電路。如前面提及到的，該芯片提供的監測精度為0.5%，錯誤監測時延為4us.

Power1208P1有12個高精度的模擬輸入比較器。每路輸入都可以單獨編程，設置不同的門限(共384個階梯)，錯誤監測的精度為0.5%。另外，1208P1還有獨立可編程的電壓參考以供電源電壓監測，4個抗噪聲的數字輸入端以及4個漏極開路輸出，用于系統控制接口，4個片內可編程計數器，1個1MHz的片內振蕩器，用于時延控制和16個宏單元的PLD用于實現電源順序控制功能。并且，較為嚴重的噪聲環境下，Power1208P1也能正常工作，其工作的電壓范圍從2.7V到5.5V。

圖7：用于ATM卡的電源管理方案。