众所周知石英晶振是一种带有压电效应的频率控制元器件,根据产品的要求选取适合的晶振,因此在选型时就要注意晶振的参数,哪怕是同一型号的石英晶体谐振器,都分别有很多不同的规格,一般是封装尺寸,频率,频率容许偏差,负载电容,工作温度等。通常只要确认好这几项参数,以及类型就能找到对应的石英晶振价格和交期。
从原理上讲直接将晶振接到单片机上,单片机就可以工作。但这样构成的振荡电路中会产生偕波(也就是不希望存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性.为了电路的稳定性起见,建议在晶振的两引脚处接入两个瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振必须配有起振电容,但电容的具体大小没有什么普遍意义上的计算公式,不同芯片的要求不同。
1、因为每一种贴片晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。
2、在许可范围内,C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间,比较常用的为15p-30p之间。
晶体振荡器/陶瓷振荡器:
XT、LP、HS三种方式中,需一晶体或陶瓷谐振器连接到单片机的OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT引脚上,以建立振荡,如图1所示。电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。在晶体振荡下,电阻RF≈10MΩ。对于32KHZ以上的晶体振荡器,当VDD>4.5V时,建议C1=C2≈30PF。(C1:相位调节电容:C2:增益调节电容。)
外部晶体振荡器电路:
PIC芯片可以使用已集成在片内的石英晶体振荡器,亦可使用由TTL门电路构成的简单振荡器电路。当外接振荡器时,外部振荡信号)仅限于HS、XT、LP)从OSC 1端输入,OSC 2端开路。
图2所示的是典型的外部并行谐振振荡电路,应用石英晶体的基频来设计。74AS04反相器以来实现振荡器所需的180°相移,4.7KΩ的电阻用来提供负反馈给反相器,10KΩ的电位器用来提供偏压,从而使反相器74AS04工作在线性范围内。
图3所示的是典型的外部串行谐振振荡电路,亦应用晶体的基频来设计。74AS04反相器用来提供有源晶振所需的180°相移,330Ω的电阻用来提供负反馈,同时偏置电压。
RC振荡:
RC振荡适合于对时间精度要求不高的低成本应用。RC振荡频率随着电源电压VDD,RC值及工作环境温度的变化而变化。同时由于工艺参数的差异,对不同芯片其振荡器频率将不同。另外,当外接电容C EXT值较小时,对贴片石英晶体振荡器频率的影响更大,当然,我们也应考虑电阻电容本身的容差对振荡器频率的影响。
图4所示的是RC振荡电路,如果R EXT低于2.2KΩ,振荡器将处于不稳定工作状态,甚至停振。而R EXT大于1M[时,振荡器又易受噪声、湿度、漏电流的干扰。因此,电阻R EXT取值最好在3KΩ~100KΩ范围内。在不接外部电容时,贴片有源晶振仍可工作,但为了抗干扰及保证稳定性,建议接一20PF以上的电容。
PIC单片机片内有一4分频电路,从OSC 1/CLKIN引脚输入或RC振荡器产生的振荡频率f OSC经4分频后从OSC 2/CLKOUT引脚输出4分频信号,该信号可用于测试或作为其它逻辑电路的同步信号。