對一些電子行業(yè)新手來,時鐘芯片和晶振是很相似的概念,往往不清楚時鐘芯片和晶振是什么關(guān)系,下面就跟大家梳理總結(jié)一下晶振和時鐘芯片的區(qū)別和聯(lián)系。
時鐘芯片一般指的是單獨的一個芯片,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。
要是比較時鐘芯片和晶振的兩者不同的話:時鐘是一個脈沖信號,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,就是生成時鐘脈沖信號。
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。
時鐘產(chǎn)生器芯片
這里的時鐘是指時鐘脈波,不是現(xiàn)在幾點幾分的那個時鐘。同步邏輯的運作依於時鐘脈波。
PC 一般都有獨立的時鐘產(chǎn)生器芯片,至於單片機內(nèi)部運作所需的各種時脈都是單片機內(nèi)的時鐘產(chǎn)生電路提供,也就是時鐘產(chǎn)生器是整合在單片機內(nèi)部。 單片機一開始就是單芯片,時鐘產(chǎn)生器從來沒獨立過出來過。
有些單片機有內(nèi)建硬體實時時鐘(這才是負責現(xiàn)在幾點幾分計時的時鐘),有些沒有內(nèi)建。有時雖可以用內(nèi)部計時器配合程式來做到實時時鐘,但耗用計時器與運算資源。
晶振不封裝到時鐘芯片內(nèi)部
晶振不封裝到芯片內(nèi)部,主要是因為早些年,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。
其次,一旦晶振封裝進芯片內(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。
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)可以實現(xiàn)了,但是成本就比較高了。
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。
單片機不一定要晶振,因為很多單片機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)代很多單片機都有內(nèi)建這樣準確度的 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。有時另搭配晶振給實時時鐘,以保持時間準確。