當你在做IC方案開發(fā)時，給單片機選型，你應該如何去選擇合適的振蕩器？內部還是外部？石英還是陶瓷？晶體振蕩器還是硅振蕩器？如此眾多的時鐘選擇，哪一種適合你的設計？

一、單片機與振蕩選擇

每個單片機都需要一個時鐘源。CPU、內存總線、外圍設備，時鐘信號在單片機內部都要用到它。它們控制著處理器執(zhí)行指令的速度，串行通信信號的波特率，執(zhí)行模數(shù)轉換所需的時間等等。

所有這些時鐘動作都返回到時鐘信號源，即振蕩器。因此，你需要確保振蕩器能夠支持單片機所期望的任何性能。但是，與此同時，某些振蕩器選擇比其他選擇更復雜或更昂貴，因此選擇振蕩器也應反映出盡可能降低成本和復雜性的重要性。

有很多種方法可以為單片機生成時鐘信號。特定器件的數(shù)據手冊應提供大量有關可以使用哪種類型的振蕩器以及如何以與器件硬件兼容的方式實現(xiàn)振蕩器的信息。本文將重點介紹各種時鐘源的優(yōu)缺點，以便你可以更好地在單片機數(shù)據手冊中討論的振蕩器選項中進行選擇。

因此，讓我們從下面的分類開始，然后討論每個選項：

（1）內部

1.通常一個電阻電容電路。
2.鎖相環(huán)進行倍頻。

（2）外部

1.CMOS時鐘。
2.水晶。
3.陶瓷諧振器。
4.電阻電容。
5.僅電容器。
6.內部振蕩器。

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，我們一直倡導“保持簡單”的原則；因此，如果合適，仍然建議使用內部振蕩器。不需要任何外部組件：由于振蕩器是由設計單片機其余部分的人設計的，因此你可以放心地假設選擇了合適的頻率。同樣，重要的性能規(guī)格（例如，初始精度、占空比、溫度依賴性）在數(shù)據手冊中。

內部振蕩器的主要缺點是缺乏精度和頻率穩(wěn)定性。基準頻率取決于構成振蕩器電路的無源元件的值，并且這些無源元件的值的公差不是特別嚴格。此外，電容和電阻會受到環(huán)境溫度的影響，因此內部RC振蕩器會經歷溫度“漂移”，即溫度變化會導致頻率變化。

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，許多應用程序都可以容忍內部振蕩器的缺點，尤其是在工廠已經校準了頻率的情況下。對于較舊的單片機，內部振蕩器的公差可能高達±20％。但是，更新的設備可以為你提供±1.5％（或更高）的精度，對于RS-232通信甚至對于USB（甚至與時鐘恢復電路配合使用）都足夠準確。

擴展內部振蕩器功能的另一種方法是手動“修整”，如果你的單片機包括修整/校準寄存器，則可以通過修改該寄存器中的值來調整頻率。對于低數(shù)量設計，這是一種非常實用的技術：只需使用示波器或頻率計數(shù)器測量時鐘頻率，然后相應地調整振蕩器即可。

內部振蕩器主題的一種變化是鎖相環(huán)（PLL）。通常，PLL不能幫助你避免使用外部組件，因為它需要一個通常來自晶體的參考時鐘。但是，例外情況是，當你在PCB上某處有一個高質量的時鐘，但又因為它太慢而不想將其用于單片機時，可以使用PLL將這個時鐘倍增到一個可接受的頻率。

二、CMOS時鐘

另一個簡單的時鐘選擇是所謂的“CMOS時鐘”，它屬于“術語缺乏”類別?！癈MOS時鐘”是一種模糊的方式，指代板上其他組件驅動的任何時鐘信號。如果你的設計已經包含一個時鐘信號，該時鐘信號具有1）可行的頻率和2）與單片機的CMOS時鐘輸入電路兼容的電氣特性，則CMOS時鐘是一個不錯的選擇。但是，通常情況并非如此，因此讓我們看一下生成CMOS時鐘的兩個選項。

首先是“晶體振蕩器”，石英晶體是石英晶體振蕩器電路的核心組件，可能看起來像這樣：

晶體振蕩器是一種應用廣泛的電子元器件，由石英晶體和產生標準數(shù)字時鐘信號所需的附加電路組成。因此，你可以獲得晶體的穩(wěn)定性和精度，而不必擔心負載電容以及為確保獨立晶體的穩(wěn)健運行所需的仔細PCB布局。

第二種選擇是“硅振蕩器”。它指的是不基于石英晶體或陶瓷諧振器的振蕩器IC。這些電子元器件用途廣泛且易于使用，并且非常準確。

三、石英和陶瓷

當你需要非常高的精度和穩(wěn)定性而又不需增加基于晶體的振蕩器IC的成本時，請選擇獨立晶體方法。容差低于百萬分之20的零件（即0.002％）很容易獲得。上面顯示的振蕩器電路部分集成到支持獨立晶體配置的單片機中；你將需要提供正確的負載電容器。晶振的數(shù)據表中指定了總負載電容（C LTOTAL），負載電容器的選擇如下：

其中C P代表存在的寄生電容。這種計算實際上很簡單：為C P選擇一個合理的值（例如5 pF），從C LTOTAL中減去該值，然后乘以2。因此，如果數(shù)據表中的負載電容為18 pF，則：

陶瓷諧振器的精度不及晶體，常見公差為百萬分之1000至5000。如果你不考慮石英的精度，它們可以為你節(jié)省一點成本，但是在我看來，主要優(yōu)點是你可以得到帶有集成負載電容器的陶瓷諧振器。

希望你現(xiàn)在足夠了解，在下次需要為單片機選型時，挑選振蕩器便知道哪種更合適。簡而言之，英銳恩單片機開發(fā)工程師建議：盡可能使用內部振蕩器。至于硅振蕩器，如果精度足夠并且成本可以接受，否則還是選擇石英晶體。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的單片機選型時如何選擇合適的振蕩器。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運放芯片和模擬開關。