集成电路芯片MCU与晶体振荡器有怎样的联系

今天我们要说的是几个常见名词单片机和无源晶振、有源晶振以及它们之间存在的关系。先就单片机和无源晶振、有源晶振这些个名词具体解释一下它们到底是什么吧，无源晶振和有源晶振会接触石英晶振的朋友可能就已经非常了解了，那我们就先从单片机开始吧。

单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，简写为MCU，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。

主要特点有：1、主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP；2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障；4、处理功能强，速度快；5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品；6、控制功能强；7、环境适应能力强。

石英晶振内部都有一块石英晶体,它可以把电能和机械能互相转换,从而给电子系统提供稳定、精确的单频振荡。石英水晶振子也有高等普通之分,普通晶振频率精度就可达到50%,高级晶振的频率精度可想而知了,但是高级晶振就价格也相对较高。

电子线路中的晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为crystal(晶体)，而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以"无源晶振"这个说法并不准确;有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。

无源晶振就是石英晶体谐振器的别称，英文名(crystal)，主要用在各种电子线路中起产生频率的作用。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，无源晶振分为直插式音叉晶振与SMD式贴片晶振。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来 无源晶振需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。

无源晶振没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等)，更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。使用时建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶振。

有源晶振

有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，里面除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可)，不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，价格相对较高。对于时序要求敏感的应用，还是有源的晶振好，因此可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大，许多有源晶振是表贴的，体积和晶体相当，有的甚至比许多晶体还要小。

关于石英晶体振荡器我们之前已经跟大家讲过了,就先不讲了,等后期有新知识再教给大家。今天最后给大家说说这无源晶振电路怎么选择负载电容。无源晶振在电子产品中用的比较多,用量也比较大,而每一款晶振都有各自的特性,负载电容也不例外。1.在电子产品许可的范围里负载电容值越小越好。2.输出电容值要大于输入值,这也可以加快晶振起振。3.工程在挑选外部元件的时候数值应该和晶振参数相匹配。