Внутрішній або зовнішній генератор

Я завжди використовую внутрішній осцилятор, який є у фотографій, оскільки я ніколи не знаходив необхідності запускати що-небудь на більш високій частоті, ніж 8 МГц (що найшвидше, ніж фотографії, які я використовую, як правило, можуть іти). Чи є якісь причини, окрім перевищення 8 МГц, що означають, що я повинен використовувати зовнішній генератор? Мені здається, ще одна річ зі мною пішла не так, але мені було б цікаво почути, що роблять інші.

Як говорили інші, точна стабільність частоти і частоти є причиною використання зовнішнього керамічного резонатора або кристала. Резонатор в кілька разів точніший за внутрішній RC-генератор і досить хороший для зв'язку UART. Кристал набагато точніший і необхідний, якщо ви здійснюєте деякі інші види зв'язку, такі як CAN, USB або ethernet.

Ще одна причина зовнішнього кристала - вибір частоти. Кристали бувають у широкому діапазоні частот, тоді як внутрішній генератор, як правило, одна частота з можливістю вибору 4х PLL. Деякі новіші 24-бітові ядерні ПІК мають і множник, і дільник в тактовій ланцюзі, так що ви можете вражати широкий вибір частот від однієї внутрішньої частоти генератора.

Звичайно, існують різні програми, які по суті потребують точної частоти чи часу, крім зв’язку. Час - це властивість електроніки, яку ми можемо виміряти найточніше дешево, тому іноді проблема перетворюється на режим вимірювання часу або створення імпульсів з точним тимчасовим часом.

Потім є додатки, які потребують певної тривалої синхронізації з іншими блоками. Осцилятор на 1% буде вимкнено більше 14 хвилин на день, якщо він буде використаний в якості основи для годинника в режимі реального часу. Точний тривалий час може також знадобитися, не знаючи реального часу. Наприклад, припустимо, що ви хочете, щоб купа пристроїв малої потужності прокидалася один раз на годину, щоб обмінюватися даними протягом декількох секунд, а потім повертатися спати. Кристал 50ppm (отримати його дуже легко) вийде не більше 180 мс за годину. 1% RC генератор може вимкнутись за 36 секунд. Це додало б значних вчасно та, отже, вимог до енергії для пристроїв, яким потрібно спілкуватися лише пару секунд щогодини.

1. Точність. Внутрішні годинники не точні, на них може впливати шум.

2. Точність незалежна від температури. Типові осцилятори можуть сильно змінюватися. Спеціальні осцилятори, що компенсують температуру, можуть знадобитися для низьких або високих температур, або якщо температура різко змінюється.

3. Швидкість. Внутрішні генератори можуть не досягати найвищої швидкості ІМС. Для цього можуть знадобитися зовнішні.

4. Напруга. Швидкість внутрішнього таймера може залежати від напруги, на яку він працює.

5. Потрібно кілька годин. Деякі програми хочуть ділитися осцилятором.

6. Спеціальні програми, де внутрішній годинник не може бути легко використаний. Розділити внутрішній тактовий годинник може бути складніше, ніж кинути на нього дешевий 31 кГц годинний кристал для зберігання додатків.

На вершині моєї голови ATMEGA 328, який використовує ардуїно, вимагає зовнішнього кристала на 5 В для його максимальної швидкості. Версія лілійної колодки працює на 8 МГц, на внутрішньому генераторі, оскільки вона обмежена на 3,3 В. Пусковий блок MSP430 Value Line обмежений 10 МГц при 3 В, 8 при 2,5 В.

Стабільність частоти буде вище при зовнішній. Тому якщо у вас є додаток, який дійсно залежить від mcu freq, можливо, вам доведеться скористатися зовнішнім.

Але у більшості сучасних mcu: s є досить стабільний внутрішній осі, тому я думаю, що це було великим питанням пару років тому. Крім того, існує все більше і більше способів обрізати внутрішній та компенсувати зниження температури (тощо).

З іншого боку, є інші способи переконатися, що ви синхронізовані, в деяких країнах частота стабільності в мережі живлення становить 50 Гц ± 0,01 Гц, а в інших місцях, таких як Швеція, фактично є ± 0,001 Гц, і я бачив проекти, які використовують це для збереження синхронізовані речі. І тоді ви вже не настільки залежні від частоти mcu freq, і можете використовувати внутрішній. Але це трохи теми :)

Стабільність частоти є основною, особливо для серійних комірок з високою швидкістю. Але це також викликає періодичну потребу в кристалі з начебто непарною частотою, щоб отримати точну швидкість передачі даних, через обмежені можливості, які дають вам подільники годин.

Я насправді натрапив на сценарій, коли 1% не було хорошим для UART.

Якщо хтось із вас, хлопці, чув про платформу розробників мікроконтролерів Teensy ++ v1.0, вона має надзвичайно чутливий UART. У мене ход бод був встановлений у 115200, а він встановлений у 115200 і довгий час не міг зрозуміти, чому він не читає дані правильно. Виявляється, мій господар послав ближче до 114300 бод. (115200 - 114300) / 115200 = ~ 0,9% помилка. Я спробував це з двома різними MCU, і вони працювали чудово.

Суть полягає в тому, що незалежно від вашої програми, якщо більша точність тактової частоти приносить користь, вам слід використовувати зовнішній резонатор, кристал або навіть генератор, якщо мікросхема не має необхідної схеми руху.

PS Цікаво, чи хтось має уявлення про те, який низький рівень дизайну він зробив на апаратному забезпеченні UART, який робить його настільки чутливим?

Зовнішні кришталеві кристалічні осцилятори є більш точними, ніж внутрішні годинники, і їх слід використовувати, коли потрібні точні моменти часу. Іноді для економії коштів дизайнери використовують внутрішні.