電路系統中的閂鎖效應及其預防設計

1 易產生閂鎖效應的電路系統
隨著越來越多地對監控應用系統的低功耗要求，多核模式設計已成為首選，如圖1所示。當系統正常工作時，所有系統的電源都接通，處于全速運行狀態；當系統進入低功耗待機時，則關斷若干個功耗較大的模塊，僅保留較低功耗的實時監測模塊上電正常運行。圖1中，接口電路可以是總線并聯的，也可以是相互獨立的接口。這種架構的應用系統，既保障了監控對象的全天候監控狀態，又能及時響應外部突發事件，隨時切換到正常工作狀態，從而實現低功耗運行，特別能滿足許多能源緊張、無人職守的應用場合。

在圖1所示的應用系統中，電源方案自然地采用多級電源獨立供電，不同的集成電路器件由不同的電源供電。此時，由于多級電源供電，所有的器件并不是一起上、下電，就極易出現滿足閂鎖效應的幾個條件，從而導致系統中的CMOS集成電路器件進入閂鎖狀態，降低系統的可靠性，甚至使系統無法正常工作。

2 閂鎖效應的預防設計
2．1 嚴格的上電時序
從以上敘述可知，觸發電路閂鎖效應的一個重要因素是器件I／O管腳電壓超過器件的供電電壓或低于地電壓。因此，在具體應用時，應嚴格注意各模塊之間的接口電路和電源的上電時序，如圖2所示，嚴格避免上述情形出現。

在t0時刻前，系統處于低功耗模式，實時監測模塊控制電源(n)，使應用模塊(n)處于斷電狀態，接口電路(n)處于低電平或被設置為高阻態模式，通常以高阻態為宜。
在t0時刻，實時監測模塊將控制應用模塊(n)上電，使其正常工作。此時，先控制電源(n)上電，延時到t1時刻，t1時刻后，設置接口電路(n)進入輸入／輸出模式，兩個模塊之間開始正常數據通信。
在t2時刻，實時監測模塊需控制應用模塊(n)斷電，進入低功耗模式。首先將接口電路設置為高阻態模式，然后到t3時刻之后，控制(n)輸出控制電源(n)斷電的電平信號，將應用模塊(n)斷電。對于此類存在多電源的應用系統，必須控制各電源的建立和穩定時間，保證低電壓的建立要早于高電壓，只有各電源之間有基本固定的上電時間關系，才能有效地降低發生閂鎖效應的概率。