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单片机内外部晶振的区别

被誉为微型计算机系统-单片机


它与晶振有什么联系


会有什么样的工作原理


单片机内外晶振有差异吗


#01


单片机晶振的作用


单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

 

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的石英晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机接的一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率。


#02


单片机晶振电路原理


单片机一般采用三端式(考毕兹)交流等效振荡电路;实际的晶振交流等效电路中，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理;把石英晶体的等效电路代替晶体后。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

 


分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的，决定振荡频率的整个槽路C=Cbe，Cce，Cv三个串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害;另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小。采用泛音次数越高的晶振，其等效C1就越小;因此频率的变化范围也就越小。


简单地说，没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。


#03


单片机内外部晶振的区别


单片机的外部晶振稳定，受温度，湿度等环境因素影响比内部晶振小，精度比较高。而且当设计需要降低功耗时，比如说便携式仪表等，就需要外部晶振，因为内部晶振不能根据需要停止，而外部晶振可以适时停止，从而进入休眠状态，降低功耗。


而单片机的内部晶振一般不够准确，误差比较大。但单片机的内部晶振和外部晶振的作用都是一样的，给系统提供时钟。如果对频率要求不高的话(比如不涉及串口通信和精确定时等的话)，用内部晶振就足够了，并且这样成本还低。


|小结


对于单片机到底是使用外部晶振还是内部晶振，还要考虑到产品使用稳定情况、功耗以及性价比等方面。如果您想具体了解单片机与晶振电路匹配问题，我们可以提供专业技术工程师为您服务。

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