如果说早期芯片制造工艺不能达到将晶振集成到芯片内部,但现在肯定是可以做到了。那么,为何不把晶振集成到IC内部呢?其实,这个问题主要还是由实用性和成本决定的。
芯片和晶振的材料不同,芯片的材料是硅,而晶体则是石英(二氧化硅),无法做在一起,但可以封装在一起。目前已经实现,但成本较高。晶振一旦封装进芯片内部,即已固定。若想更换晶振频率或晶振损坏,只能连芯片一起换掉,成本较高。若外置晶振,就可以自由的更换晶振来给芯片提供不同的频率。因此,不把晶振集成到IC内部的原因可以总结三点如下:
不同频率的晶振需要根据具体需求来选择,而不同的应用场景需要不同频率的晶振。因此,将晶振直接集成到单片机内部会降低其灵活性和通用性。
单片机需要使用精密的时钟信号来保证其稳定可靠的运行,而晶振作为时钟源,需要具备高精度、低抖动等特性。如果将晶振直接集成到单片机内部,就无法满足这些要求。
集成晶振会增加单片机的制造成本和设计难度,而且由于晶振容易受到外界干扰,可能会影响单片机的整体性能。
有人说,芯片内部有 PLL,用 PLL 倍频/分频可以实现所需频率。那么这又回到了成本问题:100MHz 的晶振集成到芯片里,若实际应用中,不需要如此高的频率,比如只想用 10MHz 的频率,那为何要去采购集成了100MHz晶振的高价芯片呢?
(产无源晶振SMD3225电气参数)
其实,我们通常所说的“片内时钟”,片内根本没有晶振,只有RC振荡器。系统时钟的供给可以有3种方式:HSI、HSE、PLL。如果选用内部时钟作为系统时钟,其倍频达不到72MHz,最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。因此,晶振通常会作为单片机的外部器件来使用,通过外部引脚与单片机相连,以提供稳定的时钟信号。
拓展阅读:
如果一定要使用内部RC振荡器而不使用外部晶振,请按照如下方法处理:
1、对于100脚或144脚的产品,OSC_IN应接地,OSC_OUT应悬空。
2、对于少于100脚的产品,有2种接法:
(1)OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。此方法可提高EMC性能。
(2)分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1,再配置PD0和PD1为推挽输出并输出’0’。相对来说,此方法可以减小功耗并节省2个外部电阻。
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