DIY - PIC： PIC18F4550 微控制器的振盪器電路 (廿十三)

DIY - PIC： PIC18F4550 微控制器的振盪器電路 (廿十三) ：

微控制器 ( MCU – Microcontroller Unit – 國內俗稱單片機) 是需要一個時鐘作為基礎，提供時間節奏來執行程序動作，所以一個穩定又準確的時鐘是對微控制器很重要。

Microchip PIC18F4550 微控制器加入了 USB 功能，一個準確的時鐘，提供 USB 全速 (f=48MHz) 或低速 (f=6MHz)運行的穩定性。因為 USB 的獨特性要求，時鐘電路是有別於其它的 PIC 元件。 PIC18F4550 微控制器有十二種不同時鐘的連接方法。不同連接方法配合不同的應用需求。

No	Mode	Description
1	XT	Crystal/Resonator
2	XTPLL	Crystal/Resonator with PLL enabled
3	HS	High-Speed Crystal/Resonator
4	HSPLL	High-Speed Crystal/Resonator with PLL enabled
5	EC	External Clock with FOSC/4 output
6	ECIO	External Clock with I/O on RA6
7	ECPLL	External Clock with PLL enabled and FOSC/4 output on RA6
8	ECPIO	External Clock with PLL enabled, I/O on RA6
9	INTHS	Internal Oscillator used as microcontroller clock source, HS Oscillator used as USB clock source
10	INTXT	Internal Oscillator used as microcontroller clock source, XT Oscillator used as USB clock source
11	INTIO	Internal Oscillator used as microcontroller clock source, EC Oscillator used as USB clock source, digital I/O on RA6
12	INTCKO	Internal Oscillator used as microcontroller clock source, EC Oscillator used as USB clock source, FOSC/4 output on RA6

時鐘/振盪器選項：

• 內部振盪器 - 內部振盪器的一種低成本內置 RC 振盪器，運行在 4MHz 精確度將有百分之 1.0
• 外部電阻器和電容器 - 外部電阻器和電容器組成的振盪器，振盪 31KHz to 8MHz 
• 石英晶體和陶瓷諧振器 - 使用外部石英晶體或陶瓷諧振器的連接方式，可提供一個精確度的時鐘
• 外部振盪器 - 使用外部時鐘直接連到 PIC 微控制器

▲石英晶體振盪器電路

用外部石英晶體組成的振盪器是設計穩定的時鐘方法，一般的石英晶體誤差值大概是50ppm，由於大量生產，石英晶體元件的價格都很低。PIC18F4550 是用典型皮爾斯 (Pierce) 振盪器電路，Inverter 接上反饋電阻 (Rf) 偏置於線性模式，石英晶體及電容器產生 180° 相位差並的反饋回 Inverter 輸入，只要能提供 Inverter 的電壓增益大於 1，電路會出現振盪。

 
當振盪器開始振盪時，振 盪不會立即穩定。信號的幅度逐漸增大，振盪的頻率確定於石英晶體或陶瓷諧振器。在時間頻率增加的期間被稱為振盪穩定時間。在振盪穩定期間，振盪幅度小，並 包含許多高頻率的元素。這時的時鐘是不符合微控制器規範操作的要求，不宜使用，直至振盪已趨於穩定。

在 PIC18F4550 的 LP、XT 和 HS 模式，執行方式上完全一樣。因為振盪頻率或石英晶體 (Quartz Crystal) 特性不同，所以 PIC 的內部振盪電路放大增益是可調節，以保証產生符合 PIC 要求的標準頻率波型。如振盪電路激勵功率太高波型畸變，加入電阻 (Rs) 減低輸出功率。高電容值增加振盪器的穩定性，但也會增加啟動振盪器的時間。檢測振盪器的波型及頻率，可用測試探頭接觸  OSC2 引腳上，但要求測試探頭輸入阻抗高容抗小，減低對振盪器的波型及頻率影響。

Mode	Frequency	C1，C2 (pF)
LP	32kHz	33
	200kHz	15
XT	200kHz	22-68
	1.0MHz	15
	4.0MHz	15
HS	4.0MHz	15
	8.0MHz	15-33
	20.0MHz	15-33
	25.0MHz	15-33

▲在製作 PIC18F4550 時，振盪電路是用 20MHz 石英晶體及兩個電容器。 

2011 年 02 月 25 日 天氣報告
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