【導讀】一些微控制器單元通常帶有一個(gè)內部 RC 振蕩器，運行時(shí)可以不用外部陶瓷或石英晶體振蕩器。但是，你需要微調此RC振蕩器。
一些微控制器單元通常帶有一個(gè)內部 RC 振蕩器，運行時(shí)可以不用外部陶瓷或石英晶體振蕩器。但是，你需要微調此RC振蕩器。
很有可能，你最喜歡的 MCU 就有一個(gè)內部 RC 振蕩器。所有主要制造商的眾多微控制器系列都包含此模塊，包括德州儀器、意法半導體和 Microchip 的微控制器系列。幾乎所有制造商都提供了應用說(shuō)明，并介紹了如何校準其 MCU 的內部振蕩器。
使用內部振蕩器有很多好處，你可能真的不需要外部晶體或陶瓷振蕩器。除了有些關(guān)鍵應用需要非常精確的時(shí)序，例如串行端口、定時(shí)器和 USB 接口。即使對于這些應用中的大多數，如果你對其進(jìn)行微調，內部振蕩器也可能滿(mǎn)足嚴格的時(shí)序要求。
NXP 的 9S08SH8 微控制器的 GPIO 應用。注意沒(méi)有外部振蕩器。
內部振蕩器的優(yōu)點(diǎn)
內部振蕩器無(wú)處不在是有原因的。以下是它們的一些好處：
1.它們需要更少的外部組件。不再需要外部振蕩器電路或其反饋電路。這會(huì )對預算、PCB 面積和成品小工具的整體尺寸有著(zhù)重要幫助。
2. 他們留下一兩個(gè)引腳可用于 I/O。 大多數具有低引腳數的 MCU 會(huì )為每個(gè)引腳分配多個(gè)功能，供用戶(hù)選擇其用途。因此，如果你選擇在 MCU 中使用內部振蕩器，你將釋放時(shí)鐘輸入引腳，或者釋放晶體或陶瓷諧振器所在的兩個(gè)引腳。
ATmega328 MCU 的 DIP28 引腳，Arduino Uno 的核心。引腳 9 和 10 用于晶體諧振器，或者分別用于 GPIO 引腳 PB6 和 PB7
3.它們在IC內部保持高頻。 盡管一些微控制器在低于 100kHz 的低頻下使用晶體或陶瓷諧振器，但使用 10MHz 或以上的外部振蕩器更為常見(jiàn)。這種高時(shí)鐘頻率幾乎總是由 CPU 獨占使用，并在 MCU 內部對其外圍模塊(ADC、UART、SPI、USB、GPIO 等)進(jìn)行預分頻。
在某些 PCB 中，芯片外部存在高頻可能是一個(gè)問(wèn)題，因此將高頻保持在內部通常是一個(gè)好做法。
內部振蕩器的缺點(diǎn)
內部振蕩器由集成電路內部的電阻和電容組成。因為這些器件有一定的工藝水平差異，所以?xún)蓚€(gè)相同的微控制器芯片的內部振蕩器頻率會(huì )有差異。
想要了解多RC振蕩器信息，可以找一些關(guān)于施密特觸發(fā)器振蕩器工作原理的資料文章。
除了準確地獲得芯片內的電阻和電容的預期值(精度)，以及獲得所有芯片的完全相同的值(可重復性)之外，還有溫度問(wèn)題。事實(shí)證明，電容和電阻都會(huì )隨溫度發(fā)生輕微變化，這對于內部振蕩器尤其重要。因此，你不僅要考慮不同芯片的工作頻率略有不同，而且還要擔心它們的頻率會(huì )隨溫度變化。
如果你的環(huán)境溫度不會(huì )發(fā)生顯著(zhù)變化，那么一旦校準了內部振蕩器，你就不必擔心它。但是，如果預計溫度會(huì )發(fā)生顯著(zhù)變化并且你的系統對頻率變化非常敏感(如實(shí)時(shí)時(shí)鐘或高速通信系統)，那么外部振蕩器是更好的選擇。
如果 RC 振蕩器如此糟糕，為什么制造商不在 MCU 中嵌入晶體或陶瓷振蕩器?
IC 制造工藝在可以小型化的材料非常有限，正如你可能猜想的那樣，石英和陶瓷不在其中。
RC振蕩器并沒(méi)有那么糟糕。事實(shí)上，現代MCU用戶(hù)指南報告的內部振蕩器頻率精度通常低于±10%，可以微調到±0.5%以下。你可以不耗費心思去微調內部振蕩器。
結論
盡管晶體和陶瓷振蕩器因其準確性和穩定性而非?？煽?，但 RC 振蕩器對于許多要求不高的應用來(lái)說(shuō)還是相當不錯的，并且還會(huì )有一些額外的好處。
另一方面，RC 振蕩器并不完美，因此你必須評估你的應用，以便能夠判斷何時(shí)使用內部振蕩器，何時(shí)使用晶體或陶瓷振蕩器更好。
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