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晶振为什么没有封装进STM32芯片内部？

科技 2024-12-14 15:16 山东

有一些电子设备需要频率高度稳定的交流信号，而LC振荡器稳定性较差，频率容易漂移，即产生的交流信号频率容易变化。关于LC振荡器，可参考此文：一看就懂！动画讲解LC振荡器的工作原理。[付费]STM32嵌入式资料包

在振荡器中采用一个特殊的元件——石英晶体，可以产生高度稳定的信号，这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器，简称晶振，如下图是各种各样的晶振。

电子元器件的小型化趋势，有力促进了当下社会的发展进步，电子元器件越小，为主板节约的空间越大，因此，有人异想天开，如果能将晶振电路封装到IC芯片(如时钟芯片)内部将是多么完美，就如同有源晶振在无源晶振的基础内置振动芯片，就无需外部的电容电阻等元器件了。

但实际出于各种原因，晶振并没有内置到IC芯片中。这究竟是为什么呢？

原因 1

早些年，芯片的生产制作工艺也许还不能够将晶振做进芯片内部，但是现在可以了。这个问题主要还是实用性和成本决定的。

原因 2

芯片和晶振的材料是不同的，芯片 (集成电路) 的材料是硅，而晶体则是石英 (二氧化硅)，没法做在一起，但是可以封装在一起，目前已经可以实现了，但是成本就比较高了。

原因 3

晶振一旦封装进芯片内部，频率也固定死了，想再更换频率的话，基本也是不可能的了，而放在外面, 就可以自由的更换晶振来给芯片提供不同的频率。

有人说，芯片内部有 PLL，管它晶振频率是多少，用 PLL 倍频/分频不就可以了，那么这有回到成本的问题上来了，100M 的晶振集成到芯片里, 但我用不了那么高的频率，我只想用 10M 的频率，那我为何要去买你集成了 100M 晶振的芯片呢，又贵又浪费。

我们通常所说的 "片内时钟", 是不是实际上片内根本没有晶振, 是有RC 振荡电路。

以上STM32的时钟框图，关于STM32时钟，推荐此文：详解STM32的时钟系统，收藏了。

可以看出STM32系统时钟的供给可以有3种方式：

HSI，高速内部时钟信号STM32单片机内带的时钟 (8M频率), 精度较差。
HSE，高速外部时钟信号，精度高。来源：HSE外部晶体/陶瓷谐振器(晶振)HSE用户外部时钟
PLL，低速外部晶体32.768kHz主要提供一个精确的时钟源一般作为RTC时钟使用。

如果选用内部时钟作为系统时钟，其倍频达不到72Mhz，最多也就8Mhz/2*16 = 64Mhz。

如果使用内部RC振荡器而不使用外部晶振，请按照如下方法处理：

1）对于100脚或144脚的产品，OSC_IN应接地，OSC_OUT应悬空。

2）对于少于100脚的产品，有2种接法：

OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。此方法可提高EMC性能。
分别重映射OSC_IN和OSC_OUT至PD0和PD1，再配置PD0和PD1为推挽输出并输出'0'。此方法可以减小功耗并(相对上面i)节省2个外部电阻。

时钟是STM32单片机的脉搏，是单片机的驱动源。

使用任何一个外设都必须打开相应的时钟。这样的好处就是，如果不使用一个外设的时候，就把它的时钟关掉，从而可以降低系统的功耗，达到节能，实现低功耗的效果。

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