對(duì)一些電子行業(yè)新手來,時(shí)鐘芯片和晶振是很相似的概念,往往不清楚時(shí)鐘芯片和晶振是什么關(guān)系,下面就跟大家梳理總結(jié)一下晶振和時(shí)鐘芯片的區(qū)別和聯(lián)系。
時(shí)鐘芯片一般指的是單獨(dú)的一個(gè)芯片,需要有晶振和電池的配合,如DS1302,最常見的。
以輸入頻率做基礎(chǔ),時(shí)鐘芯片再依此作除頻、倍頻、pll等等,產(chǎn)生出處理器與主板各部分所需的頻率。它的輸出頻率穩(wěn)定度是由輸入頻率決定的。因此,時(shí)鐘芯片如要有精確、穩(wěn)定的輸出,這就需要用到晶振來確保精確、穩(wěn)定的輸入,晶振也稱時(shí)鐘晶振。晶振是產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率用的。不需輸入,頻率穩(wěn)定度由石英晶體決定。
要是比較時(shí)鐘芯片和晶振的兩者不同的話:時(shí)鐘是一個(gè)脈沖信號(hào),晶振是構(gòu)成振蕩器的元器件,振蕩器的輸出可以有很多用途,其中之一,就是生成時(shí)鐘脈沖信號(hào)。
以往要獲得便宜、穩(wěn)定的精確頻率,最好的方法就是利用石英晶體產(chǎn)生精確的頻率,別無其他。石英晶體與矽晶片是不同的技術(shù),合一困難。
時(shí)鐘產(chǎn)生器芯片
這里的時(shí)鐘是指時(shí)鐘脈波,不是現(xiàn)在幾點(diǎn)幾分的那個(gè)時(shí)鐘。同步邏輯的運(yùn)作依於時(shí)鐘脈波。
PC 一般都有獨(dú)立的時(shí)鐘產(chǎn)生器芯片,至於單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)作所需的各種時(shí)脈都是單片機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供,也就是時(shí)鐘產(chǎn)生器是整合在單片機(jī)內(nèi)部。 單片機(jī)一開始就是單芯片,時(shí)鐘產(chǎn)生器從來沒獨(dú)立過出來過。
有些單片機(jī)有內(nèi)建硬體實(shí)時(shí)時(shí)鐘(這才是負(fù)責(zé)現(xiàn)在幾點(diǎn)幾分計(jì)時(shí)的時(shí)鐘),有些沒有內(nèi)建。有時(shí)雖可以用內(nèi)部計(jì)時(shí)器配合程式來做到實(shí)時(shí)時(shí)鐘,但耗用計(jì)時(shí)器與運(yùn)算資源。
晶振不封裝到時(shí)鐘芯片內(nèi)部
晶振不封裝到芯片內(nèi)部,主要是因?yàn)樵缧┠?,芯片的生產(chǎn)制作工藝也許還不能夠?qū)⒕д褡鲞M(jìn)芯片內(nèi)部,但是現(xiàn)在可以了。這個(gè)問題主要還是實(shí)用性和成本決定的。
其次,一旦晶振封裝進(jìn)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(fèi)。
再者,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(shí)現(xiàn)了,但是成本就比較高了。
我們通常所說的 片內(nèi)時(shí)鐘 , 是不是實(shí)際上片內(nèi)根本沒有晶振, 是有RC 振蕩電路。
單片機(jī)不一定要晶振,因?yàn)楹芏鄦纹瑱C(jī)并不需要石英晶體這種數(shù)十 ppm 的精確度,只需要例如 1~2% 上下精確度就可以。因此,可以使用RC振,現(xiàn)代很多單片機(jī)都有內(nèi)建這樣準(zhǔn)確度的 RC 振,常簡稱內(nèi)振,因此,晶振并非必須,有的場合用內(nèi)振就夠。有時(shí)另搭配晶振給實(shí)時(shí)時(shí)鐘,以保持時(shí)間準(zhǔn)確。