利用晶振电路原理给单片机提供工作信号
晶振是晶体振荡器的简称,在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络.电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分,其中较低的频率是串联谐振;较高的频率是并联谐振.由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路.这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化.
石英晶振有一个重要的参数——负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率.一般的石英晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容.请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略.一般的晶振的负载电容为15pF或12.5pF,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22pF的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择.
单片机有内部时钟方式和外部时钟方式两种:
(1)单片机的XTAL1和XTAL2内部有一片内振荡器结构,但仍需要在XTAL1和XTAL2两端连接一个晶振和两个电容才能组成时钟电路,这种使用石英晶振配合产生信号的方法是内部时钟方式;
(2)单片机还可以工作在外部时钟方式下,外部时钟方式较为简单,可直接向单片机XTAL1引脚输入时钟信号方波,而XTAL2管脚悬空.
既然外部时钟方式相对内部较为方便,那为什么大多数单片机系统还是选择内部时钟方式呢?这是因为单片机的内部振荡器能与晶振、电容构成一个性能非常好的时钟信号源,而如果要产生这样的信号作为外部时钟信号输入到单片机中,则需要添加的器件远不止一个晶振和两个电容这么简单.时钟电路在单片机系统中很重要,它能控制着单片机工作的节奏,是必不可少的部分
晶振是给单片机提供工作信号脉冲的这个脉冲就是单片机的工作速度比如12M晶振单片机工作速度就是每秒12M当然单片机的工作频率是有范围的不能太大一般24M就不上去了不然不稳定.
晶振与单片机的脚XTAL0和脚XTAL1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.只是建议在晶振的两引脚处接入两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响所以贴片晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的没有什么计算公式.
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