[세미나?] 5. Power On Reset 와 RC회로의 τ

Power On Reset은 무엇인가? Power On Reset회로는 왜 구성하는가?

그럼 Reset은 무엇인가?
실제로 19명에게 Reset이 무엇이냐고 물어보았다.
대부분의 사람이 '다시 세팅하는 것'이라고 대답하였다.

필자가 이 질문을 받았을 때는, 컴퓨터에 있는 Reset버튼을 생각하고 '껏다 켜는 것'으로 생각하였는데,
어쨌든 결국 대상을 다시 세팅하는 것을 말한다.

그렇다면 Power-On Reset은 Power-On 될 때× Reset 됨을 말한다.
말 장난을 하고 있는 것 같지만, 말 그대로이다.

MCU가 초기상태로 되어있지 않다면 제대로 동작을 할 수 없다.
MCU가 어떤 동작을 수행하고 있는데, 어떤 이유로 일정 시간 꺼져버렸다가 다시 켜졌다.
이 경우 Reset을 해주지 않으면 MCU는 제대로 동작할 수 없다.
그러기 위해선 Power가 켜질 때 동작 가능한 초기상태로 돌아가야한다.

우측 그림은 우리가 쓰고 있는 Power-On Reset 회로인데,
이를 구성하려면 Time constant에 대한 이해가 필요하다. 
( 개인적으로는 ~reset 이 정확한 표현이 아닐까 생각해본다. )

Time constant는 다음과 같다.

전기 회로에 갑자기 전압을 가하면 전류는 점점 증가하여 정상치라고 하는 일정한 값에 이르게 되는데, 이 정상치의 (1-e^-1)배, 즉 63.2%에 이를 때까지의 시간. RC 회로와 RL 회로의 과도 응답에서 과도항은 e^-t/t의 비율로 감쇠한다. t=RC이고, RL 회로에서는 t=L/R이다. t는 초기값에 대한 길이 e^-1이 되는 시간이다.

출처 : 정보통신용어사전

 설명에서 63.2%의 의미는 자연로그와 관련이 있는데, 충전시 시정수를 정확하게 표현하면,
τ = -RCln(1-Vo/Vin) 이다.

Time constant τ에 대한 자세한 설명은 Basic Engineering Circuit Analysis, 8th p.270~271에 있다.

편의상  τ = RC라고 정하고 이 때의 충전전압을 63.2%라고 한다.
τ = -RCln(1-Vo/Vin) 가 RC와 같기 위해서는
ln(1-Vo/Vin) = -1
1-Vo/Vin = 1/2.71828...
Vo/Vin = 0.63212... = 63.2%

즉, 63.2%의 의미는 자연로그의 밑수와 관련되는 값임을 알 수 있다.
RC회로에서 Time constant τ 는 회로에서 지연되는 정도를 나타내는데,

아래의 시뮬레이션을 보자.
R = 4.7kΩ , C = 10uF 의 결과이다. τ = 47 ms 인것을 확인할 수 있다.

아래 두 시뮬레이션 결과는 τ 의 값을 변화시켰을 때이다.