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内部振蕩器、無源晶振、有源晶振有什麼差別?

内部振蕩器、無源晶振、有源晶振有什麼差別?

單片機要運作起來,必須有一個時鐘信号,就好像人的心跳。這個時鐘信号可以由無源晶振提供,可以由有源晶振提供,目前大部分的單片機也內建了内部振蕩器。今天就來聊聊這三者的差別。

1.内部振蕩器

單片機内部內建的振蕩器,一般為RC振蕩器,好多人叫“内部晶振”,其實是不準确的。RC振蕩器原理如下:

内部振蕩器、無源晶振、有源晶振有什麼差別?

其優點是實作的成本比較低,缺點是由于電阻電容的精度問題,是以RC振蕩器的震蕩頻率誤差較大,同時受到溫度、濕度的影響,這個跟元器件的工藝有關。

一般系統中對時鐘精度要求較高時,就不能使用内部RC振蕩器。當然,現在也有單片機的内部RC振蕩器可以做到較高的精度,滿足一些UART通訊的應用,但相對于外部振蕩器來說,精度還是相對偏低。

2.無源晶振

英文名Crystal,嚴格來說應該叫晶體諧振器,它不是一個完整的振蕩器,需要配合外部電路來實作振蕩器的功能。如下圖:

内部振蕩器、無源晶振、有源晶振有什麼差別?

無源晶振有陶瓷和石英兩種材質的,石英材質的精度要高于陶瓷材質的。

無源晶振的精度一般在10~50ppm,好點的能到10ppm以内,可以滿足大部分的應用。

3.有源晶振

英文名Oscillator,是真正的晶體振蕩器,不需要外部器件,隻要供上電就能輸出振蕩信号。如下圖:

内部振蕩器、無源晶振、有源晶振有什麼差別?

相對于無源晶振,有源晶振信号穩定,品質較好,而且連接配接方式比較簡單(主要做好電源濾波),不需要複雜的配置電路。

有源晶振也有很多種:普通有源晶振、恒溫晶振、溫補晶振、壓控晶振、壓控恒溫晶振等。一些好的有源晶振頻率穩定度可以做到ppb(10-9)級别,主要在一些對頻率精度要求特别高的場合應用。

總結一下:

  1. 内部RC振蕩器精度較差、價格最低(內建在單片機内部)。
  2. 無源晶振精度稍高,能滿足大部分應用,成本适中。
  3. 有源晶振信号穩定、精度較高,成本也較高。

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