振荡器的类型:单片机中的振荡器用途
时钟振荡器是电气工程的基础,这些组件在以下设备中起着至关重要的作用:中央处理器、通信总线、音频发生器、频率合成器、RF系统和外围设备。然而,时钟振荡器电路的主要功能和关键功能之一是控制单片机中数字处理器的速度。你可以在单片机的内部电路中找到时钟振荡器,以控制处理器的运行速度。振荡器电路会产生方波,三角波和正弦波,它们的频率、相位噪声、抖动、可靠性和漂移都会变化。
MCU频率影响因素
集成到MCU中的振荡器通常基于RC,因此在给定温度和负载的情况下,它们会受到频率变化的影响。此外,低质量的MCU可能会使用低质量晶体振荡器,这也会影响频率,导致出现频率漂移和频率可靠性出现问题。
单片机中的振荡器频率稳定性
高质量的MCU可以避免基于RC的内部振荡器可能带来的负面影响,并且可靠性极高。这些MCU通常使用具有锁相环(PLL)的微机电振荡器来产生稳定的高频信号。这些振荡器电路由基准(通常为晶体)和压控振荡器组成,分别是稳定和不稳定振荡器。这些振荡器可以内部或外部集成到单片机中。
振荡器类型:常见的振荡器技术变化
1.晶体振荡器
晶体振荡器(谐振器)由高质量的石英晶片制成。这些晶片用作单片机中的参考振荡器。晶体振荡器的尺寸可以变化,但是更薄的晶体切割可提供更高的频率操作。例如,0.15毫米厚的石英晶体可以在15 MHz下工作。晶体振荡器的频率和稳定性可能取决于:
(1)晶体类型;
(2)晶体切割的几何方向;
(3)晶体尺寸。
晶体位于两个电极之间,产生一个自然振荡的信号。它利用了压电效应来创建与温度相关的声振动。电极“捕获”振动以产生振荡信号,振荡器电路的其余部分使用该振荡信号。但是,晶体振荡器会产生相对较慢的振荡信号,工作频率介于0-100 MHz之间。因此,不能将它们直接用作MCU高频数字操作的输入信号。
2. SAW振荡器
表面声波(SAW)设备(也称为SAW振荡器(SO))利用叉指式换能器(IDT)。这些振荡器放置在压电基板上,产生声表面波。这些波能够在10MHz到2Ghz的稳定频率范围内变化,并取决于IDT的尺寸,基板材料的特性以及随后由于诸如温度之类的外部影响而导致的基板变化。
3. MEMS振荡器
MEMS振荡器是半稳定的,但基于微电子机械系统(MEMS)。MEMS被静电触发时会产生振荡信号。这些系统的大小和频率可以变化,但是它们也可能会受到质量负载和其他类似力的影响,这会影响稳定性。
4.压控振荡器
压控振荡器可以在更高的频率下工作,但比其他振荡器信号的稳定性要差得多。由于电子计时继续要求更高的速度并需要稳定的参考信号,因此你可以发现这些振荡器与晶体振荡器,MEMS振荡器和放大器一起工作以形成PLL。PLL具有千兆赫兹范围内的频率速度。
我们经常可以在单片机的内部电路中找到时钟振荡器。这些振荡器控制MCU各种功能的运行速度。无论使用何种振荡器技术,振荡器都是现代电子产品的基础。