晶振為什么不封裝到芯片內(nèi)部？

時間：2021-09-27 13:56:50

關(guān)鍵字：封裝晶振芯片

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[導(dǎo)讀]有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號，而LC振蕩器穩(wěn)定性較差，頻率容易漂移（即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化）。在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號，這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。電子元器件的小型化趨勢，有力促進了當下社會的發(fā)展進步，電子元器件越小，為主板節(jié)約的空間越大，因此，有人異想天開，如果能將晶振電路封裝到IC芯片(如時鐘芯片)內(nèi)部將是多么wan美，就如同有源晶振在無源晶振的基礎(chǔ)內(nèi)置振動芯片，就無需外部的電容電阻等元器件了。但實際出于各種原因，晶振并沒有內(nèi)置到IC芯片中。這究竟是為什么呢？原因1、早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M芯片內(nèi)...

有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號，而LC振蕩器穩(wěn)定性較差，頻率容易漂移（即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化）。
在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號，這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。

電子元器件的小型化趨勢，有力促進了當下社會的發(fā)展進步，電子元器件越小，為主板節(jié)約的空間越大，因此，有人異想天開，如果能將晶振電路封裝到IC芯片(如時鐘芯片)內(nèi)部將是多么wan美，就如同有源晶振在無源晶振的基礎(chǔ)內(nèi)置振動芯片，就無需外部的電容電阻等元器件了。
但實際出于各種原因，晶振并沒有內(nèi)置到IC芯片中。這究竟是為什么呢？
原因1、早些年，芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M芯片內(nèi)部，但是現(xiàn)在可以了。這個問題主要還是實用性和成本決定的。
原因2、芯片和晶振的材料是不同的，芯片 (集成電路) 的材料是硅，而晶體則是石英 (二氧化硅)，沒法做在一起，但是可以封裝在一起，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)了，但是成本就比較高了。
原因3、晶振一旦封裝進芯片內(nèi)部，頻率也固定死了，想再更換頻率的話，基本也是不可能的了，而放在外面, 就可以自由的更換晶振來給芯片提供不同的頻率。
有人說，芯片內(nèi)部有 PLL，管它晶振頻率是多少，用 PLL 倍頻/分頻不就可以了，那么這有回到成本的問題上來了，100M 的晶振集成到芯片里, 但我用不了那么高的頻率，我只想用 10M 的頻率，那我為何要去買你集成了 100M 晶振的芯片呢，又貴又浪費。
我們通常所說的 "片內(nèi)時鐘", 是不是實際上片內(nèi)根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。

由圖可以看出系統(tǒng)時鐘的供給可以有3種方式，HSI，HSE，PLL。如果選用內(nèi)部時鐘作為系統(tǒng)時鐘，其倍頻達不到72Mhz，最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。
如果使用內(nèi)部RC振蕩器而不使用外部晶振，請按照如下方法處理：
1）對于100腳或144腳的產(chǎn)品，OSC_IN應(yīng)接地，OSC_OUT應(yīng)懸空。
2）對于少于100腳的產(chǎn)品，有2種接法：
i）OSC_IN和OSC_OUT分別通過10K電阻接地。此方法可提高EMC性能。
ii）分別重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1為推挽輸出并輸出'0'。此方法可以減小功耗并(相對上面i)節(jié)省2個外部電阻。
STM32時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖時鐘是STM32單片機的脈搏，是單片機的驅(qū)動源。使用任何一個外設(shè)都必須打開相應(yīng)的時鐘。這樣的好處就是，如果不使用一個外設(shè)的時候，就把它的時鐘關(guān)掉，從而可以降低系統(tǒng)的功耗，達到節(jié)能，實現(xiàn)低功耗的效果。
STM32單片機的時鐘可以由以下3個時鐘源提供：
1、HSI：高速內(nèi)部時鐘信號STM32單片機內(nèi)帶的時鐘 (8M頻率), 精度較差。
2、HSE：高速外部時鐘信號，精度高。來源：HSE外部晶體/陶瓷諧振器(晶振)HSE用戶外部時鐘? ??? ? ?
3、LSE：低速外部晶體32.768kHz主要提供一個精確的時鐘源一般作為RTC時鐘使用。

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