内部振荡器(Oscillator)和外部晶振(External Crystal)的区别是什么？

单片机是一种集成电路芯片，是把具有数据处理能力的中央处理器、随机和只读存储器及其他外设功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统芯片，其中内部振荡器和外部晶振是单片机用于产生时钟信号的两种方法。

振荡器（Oscillator）主要用于产生周期性振荡电子信号的一类电子电路或电子设备。其产生的波形主要为正弦波或方波，作用为将直流信号转换为交流信号。

在电子系统应用过程中，我们要根据相应的需求进行相应的选择，关于内部振荡器和外部晶振的定义与应用，解释如下：

1、定义

内部振荡器也可称为内部晶振，是单片机（MCU）内部集成的时钟源（HSI、LSI），其中一般包括晶振电路、时钟分频电路和时钟校准电路，可提供一个稳定的振荡信号。

外部晶振：外部晶振是通过连接外部晶振来提供时钟信号的方式，通常由晶振电路、稳压电路及相关滤波电路组成。

2、 工作原理

内部振荡器通过内部电路产生稳定时钟信号，用于MCU各个模块，可以通过时钟分频电路将时钟信号进行比例调整，满足不同晶振频率需求，同时时钟校准电路起到对时钟信号进校准补偿的作用。

外部晶振通过使用外部晶振起振，产生时钟信号，使用稳压电路给晶振电路提供稳定电压，滤波电路则是对晶振电路产生的时钟信号进行滤波处理，进行去噪。

3、 种类

内部振荡器的种类主要包括RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器、振荡管振荡器。外部晶振包括石英晶振、陶瓷晶振、有源晶振、无源晶振和一些特殊类型的晶振例如温补晶振、压控晶振、恒温晶振。

4、 优缺点

内部振荡器集成性高，无需外部元件节省电路板空间，设计简化，降低成本，但内部振荡器存在精度有限（百分之几十），同时内部晶振的频率可调仅限于一定范围，无法做到精准调节，并易受到温度影响。

外部晶振的精度就比内部振荡器要高（百万分之几十），也可以对频率参数进行精准调节，同时不易受到温度环境因素影响。由于与外部电路直接接触，也使得更容易受到外界电磁干扰，电磁兼容性差。

5、 适用场景

内部振荡器主要适用于对于精度要求不高的设备场景中，同时适用于低成本低空间的设计中，例如小型玩具。

外部晶振主要适用于精度要求较高的设备场景和要求频率精准的场景，例如医疗器械、通信系统。

6、 配置

内部振荡器在配置时，需要启用HSI、LSI选项，选择固定的频率即可进行调整使用。使用过程中可以通过校准电路进行调整。

外部晶振需要与匹配电容连接，接入MCU的相应引脚，选择HSE时钟源选项，设置好晶振频率，调整使用。

以24MHz时钟为例：

内部振荡器RC24MHz 精度较差，最差有 20%或30%以上误差。对时钟精度要求较高的外设（如： USB、BLUETOOTH、WIFI等）将无法运行。如果仅为简单外设，如 LPUART/LPSPI 等，则可以选择使用内部振荡器所提供的时钟源。我们在实际设计应用过程中，可以根据不同需求选择并配置时钟源，以获得最佳效益。