PIC单片机外部振荡电路设计

晶振设计是单片机应用设计的重要环节之一，因此很有必要了解晶振电路的特点，组成以及如何选用相关电子元件。

PIC单片机有四种振荡方式可供选择，振荡方式经配置寄存器CONFIG的F0SC1,F0SC0位加以选择，并在EPROM编程时写入。

晶体振荡器/陶瓷振荡器：

XT、LP、HS三种方式中，需一晶体或陶瓷谐振器连接到单片机的OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT引脚上，以建立振荡，如图1所示。电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。在晶体振荡下，电阻RF≈10MΩ。对于32KHZ以上的晶体振荡器，当VDD>4.5V时，建议C1=C2≈30PF。(C1：相位调节电容;C2：增益调节电容。)

表1：振荡器类型选择F0SC1F0SC0振荡方式

00低功耗振荡LP(Low Power)

01标准晶体振荡XT(Crystal/Resonator)

10高速晶体振荡HS(High Speed)

11阻容振荡RC(Resistor/Capacitor

常见问题分析

1：如何选择晶体?

对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。

2：如何判断晶振是否被过分驱动?

电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动;相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。

外部晶体振荡器电路：

PIC芯片可以使用已集成在片内的振荡器，亦可使用由TTL门电路构成的简单振荡器电路。当外接振荡器时，外部振荡信号)仅限于HS。XT。LP)从OSC1端输入，OSC2端开路。

图2所示的是典型的外部并行谐振振荡电路，应用晶体的基频来设计。74AS04反相器以来实现振荡器所需的180°相移，4.7KΩ的电阻用来提供负反馈给反相器，10KΩ的电位器用来提供偏压，从而使反相器74AS04工作在线性范围内。

3：如何选择电容C1，C2?

(1)：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。(2)：在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。(3)：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。

图2