晶振频率的分频和倍频
一个晶振只有一个固定的频率, 可以通过分频或者倍频扩展出不同的频率 分频 Divider: N分频就是把频率变为1/N。周期变为N倍。石英晶体加电后产生压电反应,在固定频率振动,产生出电压按照固定周期变化的脉冲信号。高频率信号通向分频器frequency divider,转换为低频信号。
倍频 Multiplier: N倍频就是把频率变为N倍。周期变为1/N倍。在现代通信中,人们需要更高更稳定的输出频率。尽管LC振荡器可以工作到较高的频率,但是稳定度不高,而晶体振荡器有较高的稳定度和准确度,只是基频较低。在现代无线通信中,频率合成技术(例如锁相技术PLL)可以从低频的晶体振荡器中获得高稳定的高频信号。
锁相环PLL电路锁相环电路是闭环的反馈控制系统。PLL由以下几部分组成:
Phase Comparator鉴相器/相位比较器:对输入的基准信号和反馈回路的信号进行频率比较。Loop Filter回路滤波器:由分频器实现,将VCO的输出降低到和基准信号相同的级别频率VCO压控振荡器:根据输入电压,输出对应频率的周期信号Feedback Loop反馈回路通过PLL,如何把KOAN晶振4MHz的基准频率倍频到40MHz?假设VCO先产生一个大概35MHz的频率,经过10倍分频后得到3.5MHz。VCO的输出通过反馈回路输入到相位比较器。比较得知3.5MHz小于4MHz,相位比较器输出一个电压(误差电压)。在经过滤波后,得到VCO的控制电压。锁相环提高到38MHz。经过对比后,依然不足4M(>3.8MHz)。再不断通过负反馈处理,最终得到稳定的精度的时钟频率。
如果同时需要50M和100M,系统时钟选择50M还是100M?采用100MHz晶振。因为分频的时钟比倍频的时钟质量好,稳定性高。分频的电路比较简单。相比之下,倍频电路比较复杂,需要相位比较器,回路滤波器,压控振荡器,分频器等。
32768代表了什么?为什么晶振一定是32768kHz频率?
晶振,即晶体振荡器,广泛用于各种电子设备中,其组成的振荡电路可以获得很稳定的高频信号。
晶振的频率由石英晶体决定,而石英晶体的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,所以可以做得很精确。
不同晶振有着不同的固有频率,如16MHz、25MHz等,但在RTC电路中,晶振的标称频率一般是32.768kHz,这是为何?这个32768是怎么来的呢?怎么不是整数?
这是因为2的15次方等于32768,32.768kHz(即32768Hz)晶振产生的时钟信号经过15次分频后,就能产生频率为1 Hz的信号,也就是秒脉冲信号。然后通过记数这个秒脉冲信号和我们设置的初始时间,就能知道当前的时间和日期啦。
所以综合考虑,就用32.768kHz的晶振做实时时钟的时钟源。一个基本的RTC实时时钟电路中,采用32.768kHz的晶振给RTC芯片提供时钟,MCU通过IIC总线读取RTC芯片里面的时间信息。另外,为了让RTC芯片在断电情况下也能维持时间的走动,一般RTC芯片上都会接有纽扣电池,作备用电源用,你明白了吗?
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晶振分频是什么意思?
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