MCU內(nèi)部振蕩器的優(yōu)缺點是什么？

MCU內(nèi)部振蕩器的優(yōu)缺點是什么？   

低成本微控制器單元通常帶有一個內(nèi)部 RC 振蕩器供使用，而不是外部陶瓷或石英晶體振蕩器。但是，你需要微調(diào)此振蕩器。

很有可能，你想要一個內(nèi)置RC 振蕩器的 MCU  。所有主要制造商的眾多微控制器系列都包含此模塊，包括德州儀器、意法半導(dǎo)體和 Microchip 的微控制器系列。幾乎所有制造商都在線提供了隨附的應(yīng)用說明，介紹了如何校準(zhǔn)其 MCU 的內(nèi)部振蕩器。

使用內(nèi)部振蕩器有很多好處，你可能真的不需要外部晶體或振蕩器。但是，有些關(guān)鍵應(yīng)用需要非常精確的時序，例如串行端口、定時器和 USB 接口。即使對于這些應(yīng)用中的大多數(shù)，如果你對其進(jìn)行微調(diào)，內(nèi)部振蕩器也可能滿足嚴(yán)格的時序要求。

繼續(xù)閱讀以了解內(nèi)部振蕩器和簡單的校準(zhǔn)程序，以獲得時鐘信號的最佳性能。

NXP 的 9S08SH8 微控制器的 GPIO 應(yīng)用，沒有外部振蕩器

       內(nèi)部振蕩器的好處

內(nèi)部振蕩器無處不在是有原因的。以下是它們的一些好處：

1.它們需要更少的外部組件。不再需要外部振蕩器電路或其反饋電路。這會對預(yù)算、PCB 面積和成品的整體尺寸產(chǎn)生積大影響。

2. 他們留下一兩個引腳可用于 I/O。 大多數(shù)具有低引腳數(shù)的 MCU 會為每個引腳分配多個功能，供用戶選擇其用途。因此，如果您選擇在 MCU 中使用內(nèi)部振蕩器，你將釋放時鐘輸入引腳，或者釋放晶體或陶瓷諧振器所在的兩個引腳。

ATmega328 MCU 的 DIP28 引腳，Arduino Uno 的核心。引腳 9 和 10 用于晶振，或者分別用于 GPIO 引腳 PB6 和 PB7

3.它們在IC內(nèi)部保持高頻。 盡管一些微控制器在低于 100kHz 的低頻下使用晶振，但使用 10MHz 或以上的外部振蕩器更為常見。這種高時鐘頻率幾乎總是由 CPU 獨占使用，并在 MCU 內(nèi)部對其外圍模塊（ADC、UART、SPI、USB、GPIO 等）進(jìn)行預(yù)分頻。

在某些 PCB 中，芯片外部存在高頻可能是一個問題，因此將高頻保持在內(nèi)部這樣就變得更完美了。

內(nèi)部振蕩器的缺點

內(nèi)部振蕩器由集成電路內(nèi)部的電阻和電容組成。在芯片內(nèi)生產(chǎn)這些無源器件有其局限性，尤其是在準(zhǔn)確性和可重復(fù)性方面。這意味著兩個相同的微控制器芯片可能會在其內(nèi)部振蕩器頻率上顯示出有意義的差異。

除了準(zhǔn)確的獲得芯片內(nèi)的電阻和電容的預(yù)期值（精度），以及獲得所有芯片的完全相同的值（可重復(fù)性）之外，還有溫度問題。事實證明，電容和電阻都會隨溫度發(fā)生輕微變化，這對于內(nèi)部振蕩器尤其重要。因此，不僅不必?fù)?dān)心不同芯片的工作頻率略有不同，而且還不用擔(dān)心它們的頻率會隨溫度變化。

如果你不希望環(huán)境溫度發(fā)生顯著變化，那么一旦校準(zhǔn)了內(nèi)部振蕩器，你就不必?fù)?dān)心它。但是，如果你預(yù)計溫度變化很大并且你的系統(tǒng)對頻率變化非常敏感（如實時時鐘或高速通信系統(tǒng)），那么外部振蕩器是更好的選擇。

如果 RC 振蕩器如此糟糕，為什么制造商不在 MCU 中嵌入晶體或陶瓷振蕩器？

IC 制造工藝在可以小型化的材料列表中非常有限，正如可能猜到的那樣，石英和陶瓷不在該列表中。因此，盡管可以設(shè)想 一種混合方法，但它并不實用。

RC 振蕩器并沒有那么糟糕。事實上，現(xiàn)代 MCU 的用戶指南報告的內(nèi)部振蕩器頻率精度通常低于 ±10%，可以微調(diào)至 ±0.5% 以下。

結(jié)論

盡管晶體和陶瓷振蕩器因其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性而非常可靠，但 RC 振蕩器對于許多適度的應(yīng)用來說還是相當(dāng)不錯的，并提供了重要的好處。

另一方面，RC 振蕩器并不完美，因此必須始終評估你的應(yīng)用程序，以便能夠判斷何時使用內(nèi)部振蕩器，以及何時使用晶體或陶瓷振蕩器更好。

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