盤點(diǎn)：晶振不封裝進(jìn)芯片內(nèi)部的原因

時(shí)間：2021-11-08 15:55:55

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[導(dǎo)讀]有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號，而LC振蕩器穩(wěn)定性較差，頻率容易漂移（即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化）。在振蕩器中采用一個(gè)特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)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(jìn)了當(dāng)下社會的發(fā)展進(jìn)步，電子元器...

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

在振蕩器中采用一個(gè)特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)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(jìn)了當(dāng)下社會的發(fā)展進(jìn)步，電子元器件越小，為主板節(jié)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(shí)鐘芯片）內(nèi)部將是多么wan美，這就如同有源晶振在無源晶振的基礎(chǔ)內(nèi)置振動芯片，就無需外部的電容電阻等元器件了。
但實(shí)際出于各種原因，晶振并沒有內(nèi)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(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個(gè)問題主要還是實(shí)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(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了，但是成本就比較高了。
原因3：晶振一旦封裝進(jìn)芯片內(nèi)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(nèi)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(fèi)。
我們通常所說的“片內(nèi)時(shí)鐘”，是不是實(shí)際上片內(nèi)根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。

由上圖可以看出，系統(tǒng)時(shí)鐘的供給可以有3種方式：HSI，HSE，PLL。如果選用內(nèi)部時(shí)鐘作為系統(tǒng)時(shí)鐘，其倍頻達(dá)不到72Mhz，最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。
如果使用內(nèi)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(chǎn)品，OSC_IN應(yīng)接地，OSC_OUT應(yīng)懸空。
2）對于少于100腳的產(chǎn)品，有兩種接法：
一是，OSC_IN和OSC_OUT分別通過10K電阻接地。此方法可提高EMC性能。
二是，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(jié)省2個(gè)外部電阻。
STM32時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
時(shí)鐘是STM32單片機(jī)的脈搏，是單片機(jī)的驅(qū)動源。使用任何一個(gè)外設(shè)都必須打開相應(yīng)的時(shí)鐘。這樣的好處就是，如果不使用一個(gè)外設(shè)的時(shí)候，就把它的時(shí)鐘關(guān)掉，從而可以降低系統(tǒng)的功耗，達(dá)到節(jié)能，實(shí)現(xiàn)低功耗的效果。
STM32單片機(jī)的時(shí)鐘可以由以下3個(gè)時(shí)鐘源提供：
1、HSI：高速內(nèi)部時(shí)鐘信號STM32單片機(jī)內(nèi)帶的時(shí)鐘 (8M頻率), 精度較差。
2、HSE：高速外部時(shí)鐘信號，精度高。??
3、LSE：低速外部晶體32.768kHz主要提供一個(gè)精確的時(shí)鐘源一般作為RTC時(shí)鐘使用。

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