上电复位(Power-On Reset, POR)是现代集成电路设计中的一个重要环节，它确保了在电源接通时，集成电路能被正确地初始化到一个已知的状态。POR的作用是避免竞争条件的出现，保证模拟和数字模块在电源电压达到足够高的水平前不会开始工作，从而避免不可预期的行为。
当电源开启时，POR电路会产生一个内部复位脉冲，使得设备在达到正常工作电压阈值之前保持静止状态。这个过程是为了防止设备进入不明确的状态，可能会损坏设备或导致数据丢失。值得注意的是，POR的阈值电压不是指器件可以工作所需的最小电压，而是确保所有电路模块都能正确初始化的特定电压水平。
电路设计者通常会面临电压精度和过渡行为的重要选择，因为它们会直接影响到器件的行为和可靠性。设计中必须考虑到电源电压的精度以及它上升到稳定状态时的过渡行为。电源电压通常会有一些容差，这个容差在一定程度上决定了POR电路的精度，而精度又与功耗有直接关系。如果POR电路的精度太高，可能导致待机状态下的功耗增加，而实际上并没有提高功能性。
掉电检测器(Brown-Out Detector, BOD)是POR电路的一个组件，它能防止电源电压短暂降低导致的不必要复位。BOD为POR电路的阈值电压增加了一个迟滞作用，通常是300mV左右。当电源电压下降至VT2阈值以下时，POR不会产生复位脉冲，除非电压进一步降至另一个阈值VBOD以下。这样，即使在电源短暂下降的情况下，设备也不会被错误地复位。
在实际应用中，POR电路的设计可能会更复杂，可能涉及到MOS晶体管、电阻和寄生效应。 POR电路的启动模块会产生启动脉冲，这个启动脉冲在某些情况下可能会失败。另外，POR电路的性能会受到电源斜坡的压摆率的影响，必须在各种不同的压摆率条件下进行评估，以确保其在正常使用条件下的可靠性。
使用单调性电源是上电时一个重要的考虑点。如果电源的斜坡是非单调性的，当电源接近阈值电压时可能会引起问题。这种情况下，即使电源电压没有达到阈值，也可能因为斜坡的非单调性而产生问题。此外，在电源被断开时，例如在禁用低压差线性调节器(LDO)时，储能电容可能会保持一定的残余电压。这个残余电压要尽可能小，以确保设备可以正确地完成复位过程。
对于具有多个电源引脚的器件，数据手册可能会推荐一个特定的供电序列。在上电过程中，应该遵守这个序列，通常推荐先于模拟电源供电的是数字电源。若电源之间存在延迟，延迟在100微秒左右时，设备应该能正确初始化。如果电源斜坡速度过慢，比如数百毫秒，可能也会导致POR电路工作不正常。
漂移和容差是设计POR电路时必须考虑的另一关键因素。寄生栅极电容和其他元件的高容差以及温度、电压和时间引起的漂移，都需要被计算在内，以确保电路在不同条件下依然能够可靠地工作。温度变化对于阈值电压的影响也是重要的考虑因素，如在不同的温度环境下，阈值电压会发生变化。例如，在室温下为0.8V的电压，在极端低温下可能会增加到0.9V，而在极端高温下可能会降低到0.7V。
上电复位POR是确保集成电路正确初始化的重要机制，涉及了电路设计和电源管理的众多方面。通过理解并实施适当的POR策略，可以显著降低电路板上电时可能引发的系统问题，从而提高系统的稳定性和可靠性。
