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介绍了单片机内部振荡器的优缺点

2019年12月11日通过爱德华多Corpeno

这篇文章描述了内部RC振荡器的好处和要求,通常可以在许多低成本的微控制器单元,包括校准程序,以获得最好的精度。

低成本的微控制器单元通常带有一个内部RC振荡器供您使用,而不是外部的陶瓷或石英晶体振荡器。然而,你需要微调这个振荡器。

很有可能,你最喜欢的MCU有一个内部RC振荡器。来自所有主要制造商的许多微控制器家族都包含了这个模块,包括来自德克萨斯仪器、意法半导体和Microchip的微处理器。雷竞技最新app也有从几乎所有制造商如何校准其mcu的内部振荡器的在线应用说明。

使用内部振荡器有很多好处,你可能不需要外部晶体或陶瓷振荡器。然而,有一些关键的应用程序需要非常精确的计时,如串行端口、计时器和USB接口。即使对于这些应用程序中的大多数,如果你对内部振荡器进行微调,它也可能达到严格的定时要求。

继续阅读,了解内部振荡器和一个简单的校准程序,以获得最佳性能的时钟信号。

NXP公司9S08SH8单片机的GPIO应用程序。注意没有外部振荡器。

关于MCU振荡器的更多信息,你应该阅读这篇文章为你的微控制器选择合适的振荡器由罗伯特·Keim。

内部振荡器的好处

内部振荡无处不在是有原因的。以下是它们的一些好处:

1.它们需要较少的外部组件。不再需要外部振荡电路或其反馈电路。这对预算、PCB区域和成品gadget的总体大小有积极的影响。

2.它们留下一个或两个引脚用于I/O。大多数带低引脚计数的mcu为每个引脚分配几个功能,供用户选择其用途。因此,如果你选择在你的MCU中使用内部振荡器,你将释放时钟输入引脚,或两个引脚的水晶或陶瓷谐振器将去。

DIP28 pinout的ATmega328单片机,Arduino Uno的核心。引脚9和10分别用于晶体谐振器,以及GPIO引脚PB6和PB7。图片由Mediaquark提供[4.0 CC冲锋队),

3.他们在集成电路里保留了高频率。虽然一些微控制器使用100kHz以下的低频晶体或陶瓷谐振器,但更常见的是使用10MHz或以上的外部振荡器。这种高时钟频率几乎总是由CPU专用,并在MCU内部对其外围模块(ADC、UART、SPI、USB、GPIO等)进行预缩。

在一些pcb芯片外面有高频率可能是一个问题,所以把高频率留在芯片里面通常是一个好主意。

内振子的缺点

内部振荡器是由集成电路内部的电阻和电容组成的。在芯片中生产这些无源器件有其局限性,尤其是涉及到精度可重复性。这意味着两个相同的微控制器芯片的内部振荡器频率可能会有明显的不同,就像两个相同的吉他在两个不同的晚宴上被调音后会演奏出略微不同的音调一样。

更多关于RC振荡器,你可能想读我写的文章施密特触发振荡器的工作原理

除了在芯片内获得准确的电阻和电容值(准确性),以及在很多芯片中获得完全相同的值(重复性),还有温度的问题。结果表明,电容和电阻都经历了轻微的变化与温度,这是特别重要的内部振荡器。所以,你不喜欢只有需要担心不同芯片的工作频率略有不同,而且它们的频率会随着温度而变化。

如果你不期望环境温度会发生剧烈的变化,你就不应该担心你的内部振荡器,一旦你校准了它。然而,如果您期望显著的温度变化,并且您的系统对频率变化高度敏感(如实时时钟,或高速通信系统),那么外部振荡器是一个更好的选择。

如果RC振荡器是如此糟糕,为什么制造商不嵌入一个晶体或陶瓷振荡器在MCU内?

集成电路制造工艺在可小型化材料列表中非常有限,正如你可能猜到的,石英和陶瓷不在列表中。所以,尽管这是一种混合的方法这是可以想象的,但并不实际。

RC振荡器不是真的坏的。事实上,现代mcu的用户指南报告的内部振荡器频率精度通常低于±10%,可以微调到±0.5%以下。所以最重要的是如果你不费心微调内部振荡器你就可以在很多应用中侥幸成功,而在大多数应用中如果你这么做了。

结论

尽管晶体和陶瓷振荡器由于其精度和稳定性是高度可靠的,RC振荡器对于许多适度的应用是相当好的,并提供了重要的好处。

另一方面,RC振荡器不是完美的,所以你必须总是评估你的应用,能够告诉什么时候使用内部振荡器,当你用晶体或陶瓷振荡器更好。

在一篇题为校准MCU内部振荡器,我们将探索校准机制,一个简单的校准程序,和一些自动校准的例子。在那之后,我们将回顾一个例子DIY裁剪程序算法把理论转化为实践。