晶振的频率是多少？浅谈晶振的频率大小

　　单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

　　简介

　　单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

　　单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等 。

　　应用分类

　　单片机（Microcontrollers）作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

　　通用型

　　这是按单片机（Microcontrollers）适用范围来区分的。例如，80C51式通用型单片机，它不是为某种专门用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

　　总线型

　　单片机

　　单片机

　　这是按单片机（Microcontrollers）是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

　　控制型

　　这是按照单片机（Microcontrollers）大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。

　　

　　振荡电路用于实时时钟RTC，对于这种振荡电路只能用32.768KHZ 的晶体，晶体被连接在OSC3 与OSC4 之间而且为了获得稳定的频率必须外加两个带外部电阻的电容以构成振荡电路。

　　32.768KHZ的时钟晶振产生的振荡信号经过石英钟内部分频器进行15次分频后得到1HZ秒信号，即秒针每秒钟走一下，石英钟内部分频器只能进行15 次分频，要是换成别的频率的晶振，15次分频后就不是1HZ的秒信号，时钟就不准了。32.768K=32768=2的15次方，数据转换比较方便、精确。

　　绝大多数的 MCU 爱好者对 MCU 晶体两边要接一个22pF附近的电容不理解，因为这个电容有些时候是可以不要的。参考很多书籍，讲解的很少，往往提到最多的是起稳定作用，负载电容之类的话，都不是很深入理论的分析。 问题是很多爱好者不去关心这两个电容，他们认为按参考设计做就行了，本人也是如此，直 到有一次一个手机项目就因为这个电容出了问题，损失了几百万之后，才开始真正的考虑这个电容的作用。 其实 MCU 的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”。

　　晶体，相当于三点式里面的电感，C1 和 C2 就是电容，5404 和 R1 实现一个 NPN 的三 极管，大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路。接下来分析一下这个电路。

　　5404 必需要一个电阻，不然它处于饱和截止区，而不是放大区，R1 相当于三极管的偏置作用，让 5404 处于放大区域，那么 5404 就是一个反相器，这个就实现了 NPN 三极管的作用， NPN 三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

　　接下来用通俗的方法讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理，大家也可以直接看书。 大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是，系统放大倍数大于 1，这个容易实现，相位满足 360°，接下来主要讲解这个相位问题： 5404 因为是反相器，也就是说实现了 180°移相，那么就需要 C1，C2 和 Y1 实现 180°移相 就可以，恰好，当 C1，C2，Y1 形成谐振时，能够实现 180 移相，这个大家最简单的可以以地作为参考，谐振的时候，C1、C2 上通过的电流一样，地在 C1、C2 中间，所以恰好电压相反，实现 180 移相。 当 C1增大时，C2 端的振幅增强，当 C2 降低时，振幅也增强。

　　有些时候 C1，C2 不焊也能起振，这个不是说没有 C1，C2，而是因为芯片引脚的分布电容 引起的，因为本来这个 C1，C2 就不需要很大，所以这一点很重要。接下来分析这两个电容 对振荡稳定性的影响。 因为 7404 的电压反馈是靠 C2 的，假设 C2 过大，反馈电压过低，这个也是不稳定，假设 C2 过小，反馈电压过高，储存能量过少，容易受外界干扰，也会辐射影响外界。C1 的作用 对 C2 恰好相反。因为我们布板的时候，假设双面板，比较厚的，那么分布电容的影响不是 很大，假设在高密度多层板时，就需要考虑分布电容，尤其是 VCO 之类的振荡电路，更应 该考虑分布电容。

　　有些用于工控的项目，建议不要用晶体的方法振荡，二是直接接一个有源的晶振 很多时候大家会用到 32.768K 的时钟晶体来做时钟，而不是用单片机的晶体分频后来做时钟，这个原因很多人想不明白，其实这个跟晶体的稳定度有关，频率越高的晶体，Q 值一般难以做高，频率稳定度不高，32.768K的晶体稳定度等各方面都不错，形成了一个工业标准， 比较容易做高。