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）
原理及技术指标 rc 振荡器频率是电源电压、电阻（rext） 、电容（cext）和工作温度的函数。另外，由于正常的制造工艺参数的差异，每个器件的振荡频率也会有所不同。 而不同封装的引线电容不同，也会影响振荡频率，特别是cext值较小时。
当振荡电阻的阻值低于2.2k 时，振荡器工作可能变得不稳定，或完全停止振荡。振荡电阻的阻值很高时（如1 m），振荡器则易受噪声、湿度和漏电流的干扰。因此，建议将振荡电阻保持在3k 和100k 之间。在没有外部电容（c = 0 pf）的情况下，振荡器仍可工作，但考虑到噪声和稳定性等因素，建议使用一个大于20pf 的电容。
由于rc振荡器中电阻、电容的离散性很大，因此，在有内部rc振荡器的单片机中，它的内部ram中都会有一个名为osccal的校准寄存器，通过置入不同的数值来微调rc振荡器的振荡频率。
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。
rc振荡： rc振荡适合于对时间精度要求不高的低成本应用。rc振荡频率随着电源电压vdd，rc值及工作环境温度的变化而变化。同时由于工艺参数的差异，对不同芯片其振荡器频率将不同。另外，当外接电容cext值较小时，对振荡器频率的影响更大，当然，我们也应考虑电阻电容本身的容差对振荡器频率的影响。
图4所示的是rc振荡电路，如果rext低于2.2kω，振荡器将处于不稳定工作状态，甚至停振。而rext大于1m［时，振荡器又易受噪声、湿度、漏电流的干扰。因此，电阻rext取值最好在3kω~100kω范围内。在不接外部电容时，振荡器仍可工作，但为了抗干扰及保证稳定性，建议接一20pf以上的电容。
pic单片机片内有一4分频电路，从osc1/clkin引脚输入或rc振荡器产生的振荡频率fosc经4分频后从osc2/clkout引脚输出4分频信号，该信号可用于测试或作为其它逻辑电路的同步信号。
图3所示的是典型的外部串行谐振振荡电路，亦应用晶体的基频来设计。74as04反相器用来提供振荡器所需的180°相移，330ω的电阻用来提供负反馈，同时偏置电压.
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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）
原理及技术指标 rc 振荡器频率是电源电压、电阻（rext） 、电容（cext）和工作温度的函数。另外，由于正常的制造工艺参数的差异，每个器件的振荡频率也会有所不同。 而不同封装的引线电容不同，也会影响振荡频率，特别是cext值较小时。
当振荡电阻的阻值低于2.2k 时，振荡器工作可能变得不稳定，或完全停止振荡。振荡电阻的阻值很高时（如1 m），振荡器则易受噪声、湿度和漏电流的干扰。因此，建议将振荡电阻保持在3k 和100k 之间。在没有外部电容（c = 0 pf）的情况下，振荡器仍可工作，但考虑到噪声和稳定性等因素，建议使用一个大于20pf 的电容。
由于rc振荡器中电阻、电容的离散性很大，因此，在有内部rc振荡器的单片机中，它的内部ram中都会有一个名为osccal的校准寄存器，通过置入不同的数值来微调rc振荡器的振荡频率。
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。
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