MCU复位电路和振荡电路应用
1
MCU复位电路和振荡电路应用
文件编号：HA0075s
系统振荡器
晶体/陶瓷振荡器
晶体/陶瓷振荡器等效电路
以下由电阻、电容、电感组成的电路就是晶体/陶瓷振荡器的等效电路。
G4C
G53
G52
G53
G43
G53
G43
G50
说明1.L
S
-串联电感，R
S
-串联电阻，C
S
-串联电容，C
P
-并联电容。
2.共振频率为LC串联谐振频率，L=L
S
，C=C
S
×C
P
/(C
S
+C
P
)。
3.一般晶体与陶瓷振荡器等效电路的区别，在相同共振频率下，晶体振荡器的电感值要比陶瓷振荡器的
电感值大。
MCU复位电路和振荡电路应用
2
晶体/陶瓷振荡器基本电路
以下是晶体/陶瓷振荡器的两个应用电路。
G43
G49G4EG32
G52
G49G4EG42
G45G4E
G43
G49G4EG31
G4DG43G55
G66
G53G59G53
G4FG53G43G32G4FG53G43G31
G43
G49G4EG32
G52
G49G4EG42
G45G4E
G43
G49G4EG31
G4DG43G55
G66
G53G59G53
G4FG53G43G32G4FG53G43G31
G58G27G74G61G6CG58G27G74G61G6C
G43
G45G58G32
G43
G45G58G31
G56G44G44G20G6FG72G20G47G4EG44
G52
G45G58G42
说明1.内部偏压电阻R
INB
，用于产生振荡器的工作点。
2.内部振荡器电容C
IN1
和C
IN2
，与外部晶体/陶瓷振荡器配合构成Pierce振荡器。振荡时，晶体/陶瓷振荡
器可以看作是等效电感，该电路还可以降低EMI。
3.外部偏压电阻R
EXB
，用于低压停振控制的特殊应用，需配合C
EX1
使R
EXB
×C
EX1
大于2πf
SYS
。主要原
理是加大振荡电路的负载，在低压时使振荡器停振，使MCU不会发生低电压工作错误的情形。如果实
际应用中没有用到低电压情形，该电阻可以省略。
4.外部振荡器电容C
EX1
和C
EX2
，用于振荡频率微调或晶体/陶瓷振荡器匹配，并可用于调整起振时间，正
常应用时可省略。
5.在HOLTEKMCU的datasheet和handbook的应用电路中，都有提供匹配的电阻电容值供使用者参考。
晶体/陶瓷振荡器Warm-up时间
?晶体/陶瓷振荡器在起振前所需的温机(Warm-up)时间。
?其时间长短与晶体/陶瓷振荡器的特性及停振(冷却)时间长短有关，一般在冷机状态下，温机时间约为3~5ms。
系统start-up定时器
?为了让振荡器能够稳定起振所需要的延时时间。
?其时间为1024个振荡器振荡周期。
EMI/EMS(EMC)注意事项
?晶体/陶瓷振荡器需放置最接近于MCU的振荡器引脚，即其连线应最短。
?为减小EMI，晶体/陶瓷振荡器的引脚应有VDD或GND(VSS)环路做屏蔽。
?C
EX1
和C
EX2
所接的VDD或GND(VSS)，其到MCU的VDD或GND(VSS)连线应最短。
MCU复位电路和振荡电路应用
3
单引脚上拉电阻型RC振荡器
以下是外接上拉电阻的RC振荡器电路。
G4FG53G43G31
G4FG53G43G32
G66G53G59G53G2FG34
G56G44G44
G52G4FG53G43
G43G53
G52G43G20G73G79G73G74G65G6DG20G4FG53G43
G56G44G44
G52G50G55
G43G4FG53G43
G4DG43G55
说明1.振荡电阻R
OSC
，与内建电容C
OSC
组成系统RC振荡器，其电阻值用于决定系统振荡频率。振荡频率与
电阻值成反比，即电阻值越大，振荡频率越低。
2.系统RC振荡器内建电容C
OSC
，与外部R
OSC
组成系统RC振荡器。
3.振荡稳定电容C
S
，用于稳定系统振荡频率，建议值为470pF。
4.OSC2上拉电阻R
PU
，测量f
SYS
/4时所需的上拉电阻，建议值为2kΩ。
系统start-up定时器
?为了让振荡器能够稳定起振所需要的延时时间。
?其时间为1024个振荡器振荡周期。
制程和温度漂移
?因RC振荡器的频率与内建振荡电容值有关，而此电容值与制程参数有关，所以不同的MCU会表现出不一
致性。在固定电压和温度下，振荡频率漂移范围约±25%。
?对于同一颗MCU(与制程漂移无关)，其振荡频率会对工作电压和工作温度产生漂移。其对工作电压和工作温
度所产生的漂移，可参考HOLTEK网站上提供的相关资料。
EMI/EMS(EMC)注意事项
?R
OSC
位置应尽量接近OSC1引脚，其至OSC1的连线应最短。
?C
S
可以提高振荡器的抗干扰能力，其与MCUOSC1和GND的连线应最短。
?R
PU
在确定系统频率之后，量产时建议不要接，因为其f
SYS
/4频率输出会干扰到OSC1。
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单引脚下拉电阻型RC振荡器
以下是外接下拉电阻的RC振荡器电路。
G4FG53G43G31
G4FG53G43G32
G66G53G59G53G2FG34
G56G44G44
G52G4FG53G43
G43G53
G52G43G20G73G79G73G74G65G6DG20G4FG53G43
G56G44G44
G52G50G55
G43G4FG53G43
G4DG43G55
说明1.振荡电阻R
OSC
，与内建电容C
OSC
组成系统RC振荡器，其电阻值用于决定系统振荡频率。振荡频率与
电阻值成反比，即电阻值越大，振荡频率越低。
2.系统RC振荡器内建电容C
OSC
，与外部R
OSC
组成系统RC振荡器。
3.振荡稳定电容C
S
，用于稳定系统振荡频率，建议值为470pF。
4.OSC2上拉电阻R
PU
，测量f
SYS
/4时所需的上拉电阻，建议值为2kΩ。
系统start-up定时器
?为了让振荡器能够稳定起振所需要的延时时间。
?其时间为1024个振荡器振荡周期。
制程和温度漂移
?因RC振荡器的频率与内建振荡电容值有关，而此电容值与制程参数有关，所以不同的MCU会表现出不一
致性。在固定电压和温度下，振荡频率漂移范围约±25%。
?对于同一颗MCU(与制程漂移无关)，其振荡频率会对工作电压和工作温度产生漂移。其对工作电压和工作温
度所产生的漂移，可参考HOLTEK网站上提供的相关资料。
EMI/EMS(EMC)注意事项
?R
OSC
位置应尽量接近OSC1引脚，其至OSC1的连线应最短。
?C
S
可以提高振荡器的抗干扰能力，其与MCUOSC1和VDD的连线应最短。
?R
PU
在确定系统频率之后，量产时建议不要接，因为其f
SYS
/4频率输出会干扰到OSC1。
MCU复位电路和振荡电路应用
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RTC(32768Hz晶体)振荡器
RTC(32768Hz晶体)振荡器等效电路
以下由电阻、电容、电感组成的电路就是RTC(32768Hz晶体)振荡器的等效电路。
G4C
G53
G52
G53
G43
G53
G43
G50
说明1.L
S
-串联电感，R
S
-串联电阻，C
S
-串联电容，C
P
-并联电容。
2.共振频率为LC串联谐振频率，L=L
S
，C=C
S
×C
P
/(C
S
+C
P
)。
3.一般RTC(32768Hz晶体)振荡器都是为省电设计，在应用时为了保证正常起振，振荡器的位置要最接近
MCU，且连线要最短。
RTC(32768Hz晶体)振荡器基本电路
以下是RTC(32768Hz晶体)振荡器的两个应用电路。
G43
G49G4EG34
G52
G49G4EG42
G45G4E
G43
G49G4EG33
G4DG43G55
G66
G52G54G43
G4FG53G43G34G4FG53G43G33
G43
G49G4EG34
G52
G49G4EG42
G45G4E
G43
G49G4EG33
G4DG43G55
G66
G52G54G43
G4FG53G43G34G4FG53G43G33
G33G32G37G36G38G48G7AG20G58G27G74G61G6CG33G32G37G36G38G48G7AG20G58G27G74G61G6C
G43
G45G58G34
G43
G45G58G33
G56G44G44G20G6FG72G20G47G4EG44
G52
G45G58G42
说明1.内部偏压电阻R
INB
，用于产生振荡器的工作点，为了应用上省电的要求，此电阻值一般在10MΩ左右。
2.内部振荡器电容C
IN3
和C
IN4
，与外部晶体/陶瓷振荡器配合构成Pierce振荡器。振荡时，晶体/陶瓷振荡
器可以看作是等效电感，该电路还可以降低EMI。
3.外部偏压电阻R
EXB
，用于低压停振控制的特殊应用，在此不建议使用，以免造成耗电。
4.外部振荡器电容C
EX3
和C
EX4
，用于振荡频率微调或振荡器匹配，并可用于调整起振时间，建议值为12pF。
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快速起振
?因32768Hz晶体振荡器是为省电应用所设计，一般起振时间会因振荡电流较小，造成起振时间高达2~3秒，
在应用上会有明显延迟。为解决此问题，在32768Hz晶体振荡器起振时会特意提高振荡器电流,以减短起振
时间。
?当快速起振动作时，振荡器起振时间可缩短到0.2~0.3秒，此时为减少电流消耗，一般会有起振判定来适时关
掉快速起振电路，以节省耗电，判定方法有用软件延迟一固定时间，或利用内部RTC是否发生中断来判定
RTC振荡器是否已正常振荡。
?当RTC振荡器已正常振荡，便可关掉快速起振功能，进入省电振荡以节省耗电。
EMI/EMS(EMC)注意事项
?为降低RTC振荡器遭受干扰，导致计时不准，振荡器位置需最接近MCU，且其至MCU的连线应最短。
?为防止EMI干扰问题，除了振荡器至MCU的连线应最短外，用VDD或GND环路做屏蔽也能降低EMI。
RTC(32768Hz)振荡器频率校正
?在32768Hz振荡器的应用中，计时的准确性是重要的一环，因振荡器特性的不同及不同MCU之间的特性差
异，导致振荡频率有略微不同，虽然仅为十几ppm值的误差，却会造成长时间计时累积误差越来越大的问题，
所以在应用上其频率校正至为重要。
?如果不要求极准确，C
EX3
和C
EX4
可都选用12pF(低温度漂移电容)即可满足大部份需求。
?如果要求极准确，C
EX3
除选用12pF(低温度漂移电容)外，C
EX4
尚需采用可调电容，在调整时，可令MCU输
出一个1秒钟周期的信号，并用稳定的高频参考源来计数比对，便可在线调整C
EXT4
来微调RTC振荡频率。
?如果有EEPROM的系统，C
EX3
和C
EX4
可都选用12pF(低温度漂移电容)，在校正时，可令MCU输出一个1
秒钟周期的信号，并用稳定的高频参考源来计数比对，然后直接将频率误差值存于EEPROM中，在正式应
用时，采用软件校正方式，将误差值修正回来，便可省略可调电容和调整的程序。
MCU复位电路和振荡电路应用
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复位电路
外部RES功能描述
?用于重新启动MCU，并复位内部特殊功能寄存器(TO和PDF标志不变)和I/O口状态，复位程序指针，程序
由0000H开始执行。
?如果WDT使能，WDT内容会被清除，并重新计数。
?RAM内容不变。
?复位堆栈指针。
简易型RC复位电路
G52G45G53
G56G44G44
G52G52G45G53
G43G52G45G53
G4DG43G55
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G65G73G65G74
?简易型复位电路，应用于干扰较小的环境。
?复位时间长短由R
RES
和C
RES
的值决定。
?复位时间的长短，一般考虑为当系统电源稳定进入MCU工作范围时，才可结束复位。当MCU断电时，C
RES
上的电荷应尽快完全放电。
?R
RES
和C
RES
建议数值为100kΩ和0.1μF。
?复位电路的布线很重要，一般要求复位电容C
RES
与MCU的RES和VSS引脚的布线最短。
高抗干扰型RC复位电路
G52G45G53
G56G44G44
G52G52G45G53
G43G52G45G53
G52G65G73G65G74
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G4E
G43G4E
G56G44G44
G4DG43G55
?高抗干扰型RC复位电路，应用于干扰较强的环境。
?复位时间长短由R
RES
和C
RES
的值决定。
?复位时间的长短，一般考虑为当系统电源稳定进入MCU工作范围时，才可结束复位。当MCU断电时，C
RES
上的电荷应尽快完全放电。
?R
RES
和C
RES
建议数值为100kΩ和0.1μF。
?匹配电阻R
N
和匹配电容C
N
用于匹配内部设计，一般其数值10kΩ及0.01μF，即为R
RES
和C
RES
的1/10。
?高抗干扰型复位电路，主要应用于强干扰环境，要求C
N
电容需与MCU的RES和VDD引脚的连线最短。
MCU复位电路和振荡电路应用
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外部三极管低电压复位电路
G52G45G53
G56G44G44
G52G42G31
G51G31
G52G42G32G52G43
G52G45G53
G56G44G44
G52G42G31
G51G31
G44G5A
G52G43
G4DG43G55
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G65G73G65G74
G4DG43G55
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G65G73G65G74
G52G42G33
?当内建的低电压复位电路的电压与应用规格不同时，可选用外部三极管低电压复位电路。
?可提供低电压复位功能，并适用于强干扰环境。
?低电压复位功能由R
B1
与R
B2
分压，或由稳压二极管电压决定。
?当使用R
B1
与R
B2
分压时，其低电压复位点约为(R
B1
+R
B2
)/(2×R
B1
)，RC电阻值需大于R
B2
/30。
?当使用稳压二极管时，其低电压复位点约为V
Z
+0.5V，R
B1
用于设定工作点VZ，R
C
电阻值最好大于100kΩ，
R
B3
的电阻值约为10kΩ。
?三极管Q1在PCB板上的位置很重要，一般要求Q1的集电极(C)和发射极(E)与MCU的RES和VDD引脚的
布线最短。
外部低电压检测IC的复位电路
G52G45G53
G56G44G44
G52G52G45G53
G43G52G45G53
G4DG43G55
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G65G73G65G74
G52G45G53
G56G44G44
G52G52G45G53
G43G52G45G53
G4DG43G55
G4CG56G52G20G61G6EG64G20G50G4FG52
G52G65G73G65G74
G52G4E
G43G4E
G56G44G44
G48G54G37G30G58G58G41G2DG31G48G54G37G30G58G58G41G2DG31
?当内建的低电压复位电路的电压与应用规格不同时，可选用外部低电压检测IC的复位电路。
?可提供低电压复位功能，需配合外部简易型RC复位电路或高抗干扰RC复位电路来达到完整的复位功能。
?R
RES
、C
RES
、R
N
和C
N
的建议数值与简易型RC复位电路及高抗干扰RC复位电路相同。
?C
RES
(针对简易型RC复位电路)和C
N
(针对高抗干扰RC复位电路)在PCB板上的位置及布线要求与简易型RC
复位电路及高抗干扰RC复位电路相同。
内部POR电路和内部低电压复位电路
?为加强MCU的保护完整性，并简化外部应用电路设计及成本，在MCU内部提供有上电复位(POR)电路和低
电压复位(LVR)电路。
?POR电路主要是内建一组低RC时间常数的复位电路，具有上电时产生复位的功能。其对MCU内部的初始
化动作，除了TO和PDF旗标被清为“0”之外，其余的状态均与RES复位相同。当使用此复位功能时，因
POR时间常数较小，为了使POR可以正常动作，电源上升速度应尽量要求快速。
?LVR电路主要功能是当VDD小于特定电压(视规格而定)，且持续时间大于1ms时，LVR将会被激活，其对
MCU内部的初始化动作与RES复位相同
MCU复位电路和振荡电路应用
9
内建看门狗RC振荡器
功能描述
?看门狗定时器(WDT)主要用于监视MCU内部功能(软件和硬件)的执行是否正常，使用者必须适当设计软件及
运用清除WDT(CLRWDT，CLRWDT1，CLRWDT2)的指令，使程序正常执行时，WDT不会溢出，而当系
统不正常执行时，WDT可以溢出造成WDT复位。
?内建的看门狗RC振荡器，是一个自由振荡的RC振荡器，不管程序如何执行，包括进入省电模式，都不会
停止振荡。所以将此振荡器当做WDT的时钟来源，可使WDT随时都在监视MCU系统的工作，以使WDT
达到最大的效能。
?因为看门狗RC振荡器是一个自由振荡的RC振荡器，当此振荡器被选用时(由maskoption决定)，且系统进
入省电模式时，此振荡器会消耗少许电流(μA等级)，且当WDT溢出时会发生WDT复位，此时TO和PDF
标志均会被置位，使用者可通过这两个标志判断出WDT复位状态，并予以适当处理。
制程、工作电压和温度漂移
?由于WDT振荡器为RC振荡器，且RC均为内建，所以制程及工作温度对其影响较大，即制程漂移及温度变
化均会造成其振荡频率的漂移。
?由于此振荡器为RC振荡器，所以工作电压对其也有影响，即工作电压变化会造成其振荡频率的漂移。
?综合制程、工作电压和温度的漂移，使用者在设计时需与应用系统同时考虑，以使WDT效能发挥到最大，
并防止WDT不正常的复位，关于看门狗RC振荡器的特性，使用者可参考HOLTEK网站上提供的相关资料。
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