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工藝這么先進(jìn)了,為什么不把晶振都做進(jìn)芯片呢?

作者: 時間:2024-11-01 來源:硬件筆記本 收藏

有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號,而LC振蕩器穩(wěn)定性較差,頻率容易漂移(即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202411/464210.htm


在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體,可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號,這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。



電子元器件的小型化趨勢,有力促進(jìn)了當(dāng)下社會的發(fā)展進(jìn)步,電子元器件越小,為主板節(jié)約的空間越大,因此,有人異想天開,如果能將電路封裝到芯片(如時鐘芯片)內(nèi)部將是多么完美,就如同有源在無源的基礎(chǔ)內(nèi)置振動芯片,就無需外部的電容電阻等元器件了。


但實際出于各種原因,晶振并沒有內(nèi)置到芯片中。這究竟是為什么呢?


原因1、早些年,芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部,但是現(xiàn)在可以了。這個問題主要還是實用性和成本決定的。


原因2、芯片和晶振的材料是不同的,芯片 (集成電路) 的材料是硅,而晶體則是石英 (二氧化硅),沒法做在一起,但是可以封裝在一起,目前已經(jīng)可以實現(xiàn)了,但是成本就比較高了。


原因3、晶振一旦封裝進(jìn)芯片內(nèi)部,頻率也固定死了,想再更換頻率的話,基本也是不可能的了,而放在外面, 就可以自由的更換晶振來給芯片提供不同的頻率。


有人說,芯片內(nèi)部有 PLL,管它晶振頻率是多少,用 PLL 倍頻/分頻不就可以了,那么這有回到成本的問題上來了,100M 的晶振集成到芯片里, 但我用不了那么高的頻率,我只想用 10M 的頻率,那我為何要去買你集成了 100M 晶振的芯片呢,又貴又浪費。


我們通常所說的 "片內(nèi)時鐘", 是不是實際上片內(nèi)根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。


由圖可以看出系統(tǒng)時鐘的供給可以有3種方式,HSI,HSE,PLL。如果選用內(nèi)部時鐘作為系統(tǒng)時鐘,其倍頻達(dá)不到72Mhz,最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。


如果使用內(nèi)部RC振蕩器而不使用外部晶振,請按照如下方法處理:


1)對于100腳或144腳的產(chǎn)品,OSC_IN應(yīng)接地,OSC_OUT應(yīng)懸空。


2)對于少于100腳的產(chǎn)品,有2種接法:


i)OSC_IN和OSC_OUT分別通過10K電阻接地。此方法可提高EMC性能。


ii)分別重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1,再配置PD0和PD1為推挽輸出并輸出'0'。此方法可以減小功耗并(相對上面i)節(jié)省2個外部電阻。


STM32時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


時鐘是STM32單片機(jī)的脈搏,是單片機(jī)的驅(qū)動源。使用任何一個外設(shè)都必須打開相應(yīng)的時鐘。這樣的好處就是,如果不使用一個外設(shè)的時候,就把它的時鐘關(guān)掉,從而可以降低系統(tǒng)的功耗,達(dá)到節(jié)能,實現(xiàn)低功耗的效果。


STM32單片機(jī)的時鐘可以由以下3個時鐘源提供:


1、HSI:高速內(nèi)部時鐘信號STM32單片機(jī)內(nèi)帶的時鐘 (8M頻率), 精度較差。


2、HSE:高速外部時鐘信號,精度高。


來源:i. HSE外部晶體/陶瓷諧振器(晶振);ii.HSE用戶外部時鐘


3、LSE:低速外部晶體32.768kHz主要提供一個精確的時鐘源 一般作為RTC時鐘使用。




關(guān)鍵詞: 晶振 電路設(shè)計

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