本文將會介紹許多低成本微控制器單元（MCU）中經常使用的內部RC振蕩器的優點和需求，包括為獲得最佳精度而進行的校準過程。

低成本微控制器單元（MCU）通常帶有內部RC振蕩器，而不是外部陶瓷或石英晶體振蕩器。但是，在實際應用中您應該需要對此振蕩器進行微調。

您最喜歡的MCU可能有一個內部RC振蕩器。來自所有主要製造商的眾多微控制器系列器件內部都包含此模塊，包括德州儀器（TI），意法半導體（STMicroelectronics）和Microchip的產品。幾乎所有製造商都在線提供了隨附的應用筆記，內容涉及如何校準其MCU的內部振蕩器。

使用內部振蕩器有很多好處，而且您可能實際上並不需要外部的晶體或者陶瓷振蕩器。但是，有些關鍵應用需要非常精確的時序，例如串行埠，計時器和USB接口。即使對於大多數這些應用，如果您對其進行微調，則內部振蕩器也可能能夠滿足嚴格的時序要求。

繼續閱讀本文以了解內部振蕩器和簡單的校準程序，以獲取時鐘信號的最佳性能。

使用MCU內部振蕩器的好處

內部振蕩器無處不在是有原因的。這裡有一些使用MCU內部振蕩器的好處：

1.它們需要較少的外部組件。不再需要外部振蕩器電路或其反饋電路。這會對項目預算，PCB面積以及成品小工具的整體尺寸產生積極影響。

2.他們保留了一個或兩個可用於I / O的引腳。大多數引腳數較少的MCU會為每個引腳分配多個功能，以供用戶選擇其用途。因此，如果您選擇在MCU中使用內部振蕩器，則可以釋放時鐘輸入引腳，或者騰出使用晶體或陶瓷諧振器所需要採用的兩個引腳。

上圖是Arduino Uno的核心ATmega328 MCU的DIP28引腳排列。引腳9和10用於晶體諧振器，或者分別用於GPIO引腳PB6和PB7。圖片由Mediaquark [CC BY-SA 4.0]提供，

3.它們將高頻干擾信號保持在IC內部。儘管有些微控制器在100kHz以下的低頻下使用晶體或陶瓷諧振器，但使用10MHz或以上的外部振蕩器更為常見。這種高時鐘頻率幾乎總是由CPU專用，並且在MCU內部為其外圍模塊（ADC，UART，SPI，USB，GPIO等）進行了預縮放。

在某些PCB中，晶片外具有高頻信號可能是一個問題，因此，將高頻信號保持在IC內部通常是一個好主意。

使用MCU內部振蕩器的一些缺點

內部振蕩器由集成電路內部的電阻器和電容器組成。在晶片內部生產這些無源器件有其局限性，特別是在準確性和可重複性方面。這意味著兩個相同的微控制器（MCU）晶片可能會在其內部振蕩器頻率上顯示出顯著的差異，就像兩個相同的吉他在兩個不同的晚宴上進行了調音之後將以略微不同的音調演奏一樣。

除了要精確地獲得晶片內部的電阻和電容的預期值（精度），並且要使所有晶片中的所有電阻都具有完全相同的值（可重複性）之外，還有溫度問題。事實證明，電容和電阻均會隨溫度發生輕微變化，這對於內部振蕩器尤其重要。因此，您不僅需要擔心不同晶片以不同的頻率工作，而且還要擔心它們的頻率會隨溫度而變化。

如果您可以預期環境溫度不會發生劇烈變化，則無需對內部振蕩器進行校準就可以擔心。但是，如果您預計溫度會發生很大變化，並且系統對頻率變化高度敏感（例如實時時鐘或高速通信系統），那麼最好使用外部振蕩器。

如果RC振蕩器非常糟糕，為什麼製造商不將晶體或陶瓷振蕩器嵌入到MCU內部？

IC製造工藝中可以用來使器件小型化的材料列表非常有限，並且您可能會猜到，石英和陶瓷不在該列表中。因此，儘管可以考慮採用混合方法，但目前這些方法不切實際。

RC振蕩器並不是真的那麼糟糕。實際上，現代MCU的用戶指南報告內部振蕩器的頻率精度通常在±10％以下，可以將其微調至±0.5％以下。因此，最重要的是，即使您不對內部振蕩器進行微調，也可以在許多應用中使用內部振蕩器，如果您這樣做，則可以在大多數應用中使用MCU的內部振蕩器。

結論

儘管晶體和陶瓷振蕩器由於其準確性和穩定性而非常可靠，但RC振蕩器對於許多中等應用來說還是相當不錯的，並具有一些重要的優勢。

另一方面，RC振蕩器並不是完美的，因此您必須始終評估您的應用，以判斷何時可以使用內部振蕩器，以及何時最好使用晶體或陶瓷振蕩器。