Oscilador interno o externo

Question

Siempre utilizo el oscilador interno que tienen las fotos, ya que nunca he encontrado la necesidad de hacer funcionar nada a una frecuencia superior a los 8 MHz (que es lo más rápido que suelen ir las fotos que utilizo). ¿Hay alguna razón, más allá de ir por encima de los 8 MHz, que signifique que debo usar un oscilador externo? A mí me parece que es una cosa más que va mal, pero me interesaría saber qué hacen los demás.

Answer 1

Como han dicho otros, la precisión de la frecuencia y la estabilidad de la misma son razones para utilizar un resonador cerámico externo o un cristal. Un resonador es varias veces más preciso que el oscilador R-C interno y lo suficientemente bueno para la comunicación UART. Un cristal es mucho más preciso, y necesario si usted está haciendo algunos otros tipos de comunicación como CAN, USB, o ethernet.

Otra razón para utilizar un cristal externo es la elección de la frecuencia. Los cristales vienen en una amplia gama de frecuencias, mientras que el oscilador interno suele ser de una sola frecuencia con la posibilidad de elegir 4x PLL. Algunos PICs de núcleo de 24 bits más recientes tienen tanto un multiplicador como un divisor en la cadena de reloj, por lo que puedes obtener una amplia selección de frecuencias a partir de la única frecuencia del oscilador interno.

Por supuesto, hay varias aplicaciones que requieren intrínsecamente una frecuencia o una temporización precisas, además de las comunicaciones. El tiempo es la propiedad de la electrónica que podemos medir con mayor precisión y de forma más barata, por lo que a veces el problema se transforma en uno de medir el tiempo o producir pulsos con una temporización precisa.

Luego hay aplicaciones que requieren una sincronización a largo plazo con otros bloques. Un oscilador del 1% se desviaría más de 14 minutos al día si se utilizara como base de un reloj de tiempo real. También se puede necesitar un tiempo preciso a largo plazo sin tener que conocer el tiempo real. Por ejemplo, suponga que quiere que un grupo de dispositivos de baja potencia se despierten una vez cada hora para intercambiar datos durante unos segundos y luego vuelvan a dormir. Un cristal de 50ppm (muy fácil de conseguir) no se desviará más de 180ms en una hora. Sin embargo, un oscilador R-C del 1% podría estar apagado durante 36 segundos. Eso añadiría un tiempo de encendido significativo y, por lo tanto, requisitos de energía a los dispositivos que sólo necesitan comunicarse durante un par de segundos cada hora.

Answer 2

1. La precisión. Los relojes internos no son precisos, pueden verse afectados por el ruido.

2. Precisión independiente de la temperatura. Los osciladores típicos pueden variar mucho. Los osciladores especiales con compensación de temperatura pueden ser necesarios en aplicaciones de baja o alta temperatura, o si la temperatura varía mucho.

3. La velocidad. Los osciladores internos pueden no alcanzar la máxima velocidad del CI. Para ello pueden ser necesarios los externos.

4. Tensión. La velocidad de un temporizador interno puede depender de la tensión a la que esté funcionando.

5. Se necesitan varios relojes. Algunas aplicaciones quieren compartir un oscilador.

6. Aplicaciones especiales en las que no se puede utilizar fácilmente el reloj interno. Dividir el reloj interno podría ser más difícil que lanzar un cristal de reloj barato de 31 kHz, para aplicaciones de mantenimiento del tiempo.

Según mi opinión, el ATMEGA 328 que utiliza el arduino requiere un cristal externo a 5V para su velocidad máxima. La versión lily pad funciona a 8 MHz, en el oscilador interno porque está limitado a eso a 3,3v. El MSP430 Value Line launchpad está limitado a 10 MHZ a 3V, 8 a 2,5V.

Answer 3

La estabilidad de la frecuencia será mayor con uno externo. Así que si usted tiene una aplicación que realmente depende de la frecuencia de mcu, entonces usted puede necesitar para utilizar un externo.

Pero la mayoría de los mcu:s modernos tienen un osc interno bastante estable, por lo que creo que esto solía ser una cuestión mayor hace un par de años. También hay más y más maneras de recortar el interno, y compensar la deriva de la temperatura (etc etc).

Por otro lado, hay otras maneras de asegurarse de que está sincronizado, en algunos países la estabilidad de frecuencias en la red eléctrica es de 50Hz ±0,01Hz y en otros lugares como Suecia realmente tiene ±0,001Hz y he visto proyectos que utilizan esto para mantener las cosas sincronizadas. Y entonces ya no se depende tanto de la frecuencia del mcu y se puede usar la interna. Pero esto es un poco de tema :)

Answer 4

La estabilidad de la frecuencia es la principal, sobre todo para las comunicaciones en serie a alta velocidad. Pero eso también trae a colación la necesidad ocasional de un cristal a una frecuencia aparentemente impar para obtener una tasa de baudios exacta, debido a las limitadas opciones que te dan los divisores de reloj.

Answer 5

De hecho, me he encontrado con un escenario en el que el 1% era no lo suficientemente bueno para UART.

Si alguno de vosotros ha oído hablar de la placa de desarrollo del microcontrolador Teensy++ v1.0, tiene una UART terriblemente sensible. Yo tenía mi host en baudios a 115200, y éste a 115200 y durante mucho tiempo no pude averiguar por qué no estaba leyendo los datos correctamente. Resulta que mi host estaba enviando más cerca de 114300 baudios. ( 115200 - 114300 ) / 115200 = ~0,9% de error. Lo probé con dos MCU's diferentes y funcionaron bien.

El punto es: independientemente de su aplicación, si una mayor precisión de la frecuencia de reloj es un beneficio, debe utilizar un resonador externo, cristal, o incluso un oscilador si su chip no tiene el circuito de conducción necesario.

P.D. Me pregunto si alguien tiene alguna idea sobre qué elección de diseño de bajo nivel hicieron en el hardware UART que lo hace tan sensible.