Dao động bên trong hoặc bên ngoài

Tôi luôn sử dụng bộ tạo dao động bên trong mà các bức ảnh có vì tôi chưa bao giờ thấy cần phải chạy bất cứ thứ gì ở tần số cao hơn 8 MHz (đây là bức ảnh nhanh nhất tôi sử dụng có xu hướng có thể đi được). Có bất kỳ lý do nào, ngoài việc vượt quá 8 MHz, điều đó có nghĩa là tôi nên sử dụng bộ tạo dao động ngoài? Nó chỉ có vẻ như là một điều sai trái với tôi nhưng tôi muốn nghe những gì người khác làm.

Như những người khác đã nói, tần số chính xác và tần số ổn định là lý do để sử dụng bộ cộng hưởng gốm bên ngoài hoặc tinh thể. Bộ cộng hưởng chính xác hơn nhiều lần so với bộ tạo dao động RC bên trong và đủ tốt để giao tiếp UART. Một tinh thể chính xác hơn nhiều và cần thiết nếu bạn đang thực hiện một số loại giao tiếp khác như CAN, USB hoặc ethernet.

Một lý do khác cho một tinh thể bên ngoài là sự lựa chọn tần số. Các tinh thể có nhiều dải tần số trong khi bộ tạo dao động bên trong thường là một tần số với khả năng lựa chọn 4x PLL được kích hoạt. Một số PIC lõi 24 bit mới hơn có cả số nhân và bộ chia trong chuỗi đồng hồ để bạn có thể đạt được nhiều lựa chọn tần số từ tần số dao động bên trong.

Tất nhiên có nhiều ứng dụng khác nhau vốn yêu cầu tần số chính xác hoặc thời gian khác với truyền thông. Thời gian là tài sản trong thiết bị điện tử mà chúng ta có thể đo chính xác nhất với giá rẻ, vì vậy đôi khi vấn đề được chuyển thành một trong những thời gian đo hoặc tạo ra các xung với thời gian chính xác.

Sau đó, có những ứng dụng yêu cầu một số đồng bộ hóa dài hạn với các khối khác. Một bộ dao động 1% sẽ tắt hơn 14 phút mỗi ngày nếu được sử dụng làm cơ sở cho đồng hồ thời gian thực. Thời gian dài chính xác cũng có thể cần thiết mà không cần phải biết thời gian thực. Ví dụ: giả sử bạn muốn một loạt các thiết bị năng lượng thấp thức dậy mỗi giờ một lần để trao đổi dữ liệu trong vài giây và sau đó quay trở lại giấc ngủ. Một tinh thể 50ppm (rất dễ lấy) sẽ tắt không quá 180ms trong một giờ. Một bộ dao động RC 1% có thể tắt trong 36 giây. Điều đó sẽ thêm các yêu cầu về thời gian và do đó đáng kể cho các thiết bị chỉ cần liên lạc trong vài giây mỗi giờ.

1. Độ chính xác. Đồng hồ bên trong không chính xác, có thể bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn.

2. Nhiệt độ chính xác độc lập. Dao động điển hình có thể thay đổi dữ dội. Bộ tạo dao động bù nhiệt độ đặc biệt có thể cần thiết trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hoặc cao, hoặc nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột.

3. Tốc độ. Bộ tạo dao động bên trong có thể không đạt tốc độ cao nhất của IC. Những cái bên ngoài có thể cần thiết cho điều đó.

4. Vôn. Tốc độ của bộ hẹn giờ bên trong có thể phụ thuộc vào điện áp mà nó đang được chạy.

5. Nhiều đồng hồ là cần thiết. Một số ứng dụng muốn chia sẻ một bộ dao động.

6. Các ứng dụng đặc biệt trong đó đồng hồ bên trong có thể không dễ sử dụng. Chia đồng hồ bên trong có thể khó hơn ném một chiếc đồng hồ 31 kHz giá rẻ vào nó, để giữ thời gian cho các ứng dụng.

Ngoài đỉnh đầu của tôi, ATMEGA 328 mà arduino sử dụng đòi hỏi một tinh thể bên ngoài ở mức 5V cho tốc độ tối đa của nó. Phiên bản pad lily chạy ở 8 MHz, trên bộ tạo dao động bên trong vì nó bị giới hạn ở mức 3,3v. Bảng khởi chạy Dòng giá trị MSP430 được giới hạn ở 10 MHZ ở 3V, 8 ở 2.5V.

Độ ổn định tần số sẽ cao hơn với một bên ngoài. Vì vậy, nếu bạn có một ứng dụng thực sự phụ thuộc vào freq mcu, thì bạn có thể cần phải sử dụng một ứng dụng bên ngoài.

Nhưng hầu hết các mcu hiện đại: s có một osc nội bộ khá ổn định, do đó tôi nghĩ đây từng là một câu hỏi lớn hơn vài năm trước. Ngoài ra, ngày càng có nhiều cách để cắt bớt phần bên trong và bù cho sự trôi dạt nhiệt độ (v.v.).

Mặt khác, có một số cách khác để đảm bảo rằng bạn đã đồng bộ hóa, ở một số quốc gia, độ ổn định freq trong mạng điện là 50Hz ± 0,01Hz và những nơi khác như Thụy Điển thực sự có ± 0,001Hz và tôi đã thấy các dự án sử dụng điều này để giữ mọi thứ đồng bộ. Và sau đó bạn không còn phụ thuộc vào freq mcu và bạn có thể sử dụng nội bộ. Nhưng đây là một chút chủ đề :)

Độ ổn định tần số là yếu tố chính, đặc biệt đối với comms nối tiếp ở tốc độ cao. Nhưng điều đó cũng mang đến nhu cầu thỉnh thoảng cho một tinh thể ở tần số dường như kỳ lạ để có được tốc độ truyền chính xác, bởi vì các tùy chọn hạn chế mà các bộ chia đồng hồ cung cấp cho bạn.

Tôi thực sự đã bắt gặp một kịch bản trong đó 1% không đủ tốt cho UART.

Nếu bất kỳ ai trong số các bạn đã nghe nói về bảng điều khiển vi điều khiển Teensy ++ v1.0, thì nó có UART cực kỳ nhạy cảm. Tôi đã đặt máy chủ lưu trữ của mình ở mức 115200 và nó được đặt ở mức 115200 và trong thời gian dài nhất không thể hiểu tại sao nó không đọc chính xác dữ liệu. Hóa ra máy chủ của tôi đã gửi gần hơn tới 114300 baud. (115200 - 114300) / 115200 = ~ 0,9% lỗi. Tôi đã thử nó với hai MCU khác nhau và chúng hoạt động tốt.

Điểm chính là: bất kể ứng dụng của bạn là gì, nếu độ chính xác cao hơn của tần số xung nhịp là lợi ích, bạn nên sử dụng bộ cộng hưởng ngoài, tinh thể hoặc thậm chí bộ dao động nếu chip của bạn không có mạch lái xe cần thiết.

Tái bút: Tôi tự hỏi liệu có ai có bất kỳ hiểu biết nào về sự lựa chọn thiết kế cấp thấp nào mà họ đã thực hiện trên phần cứng UART khiến nó trở nên nhạy cảm không?

Bộ tạo dao động tinh thể bên ngoài chính xác hơn so với đồng hồ bên trong, và chúng nên được sử dụng khi cần thời gian chính xác. Đôi khi để tiết kiệm tiền, các nhà thiết kế sử dụng nội bộ.