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RC振荡器 晶体振荡器

RC振荡器

在振荡电路中的频率选择部分可以只用电阻和电容构成,这种只用电阻和电容构成的振荡器称为RC振荡器。RC振荡器需要起振电路,常用的正弦波荡电路有文氏桥振荡电路,要起振所以电路是正反馈,RC构成选频网络,两个二极管和R3构成稳幅电路。

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RC振荡器容易封装到芯片中,MCU内部的时钟一般就是RC振荡器。成本低、功耗小、电路板上无需外部晶振,这些都是RC振荡器的优点。

缺点:MCU的内部振荡电路对外界干扰很敏感,非常容易受到外界环境温度的影响。同时精度也低,下图是用F767内部和外部振荡器生成1Hz方波的区别。

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晶体振荡器

只要在晶体板级上施加交变电压,就会是晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大。一般而言,晶振的振荡频率比较稳定。但是价格稍微高点,还有用晶体振荡器一般还要接两个15-33pF起振电容。

有源晶振(Oscillator,晶振)只需要供电自身就能起振,无源晶振(Crystal,晶体)最高精度为5ppm,而有源晶振的精度则可以达到0.1ppm。有源晶振的信号电平是固定,所以需要选择好合适输出电平,灵活性较差。无源晶振单片机可以配置振荡输出电压。

有源晶振
无源晶振

STM32CubeMX中的时钟配置

STM32中的时钟配置

BYPASS Clock Source:使用有源晶振的话,则只需要给它加上电源,即可输出时钟到MCU的时钟输入端,绕过MCU的OSC模块,时钟直接供MCU使用。

Crystal/Ceramic Resonator:使用晶体的话,除了外部需要加上谐振电容(有些会加上MΩ的反馈电阻)之外,还需要MCU内部的OSC振荡电路辅助才能正常产生所需时钟。