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晶振不封裝進芯片內部的原因你了解多少?

Mijia329 ? 來源:電子匯 ? 作者:電子匯 ? 2023-06-08 12:33 ? 次閱讀

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

在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體,可以產生高度穩定的信號,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,有力促進了當下社會的發展進步,電子元器件越小,為主板節約的空間越大,因此,有人異想天開,如果能將晶振電路封裝到IC芯片(如時鐘芯片)內部將是多么wan美,就如同有源晶振在無源晶振的基礎內置振動芯片,就無需外部的電容電阻等元器件了。

但實際出于各種原因,晶振并沒有內置到IC芯片中。這究竟是為什么呢?

原因1、早些年,芯片的生產制作工藝也許還不能夠將晶振做進芯片內部,但是現在可以了。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,目前已經可以實現了,但是成本就比較高了。

原因3、晶振一旦封裝進芯片內部,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,那么這又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 "片內時鐘", 是不是實際上片內根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。

a62753d0-05af-11ee-8a94-dac502259ad0.png

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

如果使用內部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腳的產品,OSC_IN應接地,OSC_OUT應懸空。

2)對于少于100pin的產品,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)節省2個外部電阻。

STM32時鐘系統結構圖

時鐘是STM32單片機的脈搏,是單片機的驅動源。使用任何一個外設都必須打開相應的時鐘。這樣的好處就是,如果不使用一個外設的時候,就把它的時鐘關掉,從而可以降低系統的功耗,達到節能,實現低功耗的效果。

STM32單片機的時鐘可以由以下3個時鐘源提供:

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

2、HSE:高速外部時鐘信號,精度高。來源:HSE外部晶體/陶瓷諧振器(晶振)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。

審核編輯:湯梓紅
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