0
收藏
微博
微信
复制链接

单片机 | 3种时钟电路方案对比,你常用哪一种?

2020-08-06 11:34
1903

工程师在开发一个电路系统,往往会需要用到中央处理器,比如单片机、FPGA、或者DSP等等;当然一些简单的纯硬件电路项目方案例外,如充电器、热水壶等等。


作为单片机研发设计的项目,它的最小电路工作系统包含电源电路、复位电路、时钟频率电路;其中电源电路与复位电路,相信工程师都非常容易理解与设计。然而时钟频率电路,由于不同的开发项目功能需求不一样,设计的方案选择也不尽相同,很难得到有效的统一设计。


比如:

  • A项目对研发成本要求较严格,功能较简单;

  • B项目电路系统需要与外界电路系统完成串口通信,通信数据要求不能出错;

  • C项目包含一个时钟万年历功能,时间要求不能间断而且精度要求高。


针对单片机的时钟频率电路,工程师依据不同的项目要求去设计与选择匹配的方案,具体的选择方案包含三类。

01
外部晶振方案


所谓外部晶振方案,是指在单片机的时钟引脚X1与X2外部连接一个晶振。

image.png

优点:时钟频率精度高,稳定性能好;对于一些数据处理能力要求较高的项目,尤其是多个电路系统彼此需要信息通讯,如包含USB通讯、CAN通讯的项目,选用外部晶振的方案较多。

缺点:由于增加了外部晶振,所以研发的BOM表元器件成本增加扩大了。


02内部晶振方案


所谓内部晶振方案,是指单片机利用内部集成的RC振荡电路产生的时钟频率。

image.png


优点:省去外部晶振,工程师可以有效的节约研发BOM元器件成本。

缺点:RC振荡电路产生的时钟频率精度比较低,误差较大,容易引起一些高频率通信的数据交互错误。


03时钟芯片方案


所谓时钟芯片方案,是指在单片机外部加入一个专门处理时钟的时钟芯片,用来给单片机提供精准的时钟信号。

image.png


优点:精度高,误差小;适用于一些要求较高的电路项目。


缺点:电路设计复杂,工程师开发难度较高,研发BOM元器件成本高。


关于时钟芯片的一些电路特性,以美信的DS1338型号为例说明:

image.png


(1)供电

时钟芯片的供电电源包含两个部分:

  • VCC供电,是指电路项目系统的电源,同时也是单片机的电源。

  • Vbat供电,是指电池供电的电源,由于某种原因在VCC供电突然失去的条件下,时钟芯片自动启用Vbat电池电源,用以保持时钟芯片内部的时钟信号处理,不必因为电路系统电源VCC断电而失去电路工作。


(2)功能

时钟芯片内部集成时间的“秒”“分”“时”“日”“周”“月”和“年”详细信息计时电路功能,通过IIC通信方式将时间的信息发送至单片机,单片机即可获得高精度的时钟信息。


(3)接口

时钟芯片与单片机的接口是IIC通信接口,此接口方式为串口通信,工程师开发设计较为简单,容易实现电路功能;


(4)精度

精度,是指时钟芯片在正常工作条件下产生的时钟误差;例如美信的DS1338时钟芯片精度控制在10PPM,换算成一天24小时误差精度在0.8秒左右。


(5)应用

时钟芯片,一般用来处理精确计算时间的电路项目,如时间万年历。

结语


当然这三个方案都是针对一些工业与民用领域,如果涉及到航空航天应用领域,比如卫星导航与遥感测量等,则需要选择更高精度的时钟频率电路,如原子钟方案。


本文作者系今日头条@芯片哥,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除

登录后查看更多
1
评论 0
收藏
侵权举报
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表凡亿课堂立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容图片侵权或者其他问题,请联系本站作侵删。

热门评论0

相关文章

郑振宇

郑振宇,凡亿教育创始人,PCB联盟网论坛创始人,Altium原厂特邀讲师。擅长领域:X86,工控类,军工类,通讯类,消费类等高难度产品的pcb设计,长期致力于Altium Designer高速PCB设计软件的应用,对高速互联、高速DDR3\DDR4\EMI\emc\SI\PI等PCB处理技巧有足够的实战经验。著作有《altium designer 17电子设计速成实战宝典》等多本书籍

开班信息