STM32的内部RC与外部晶振电路

内部RC是"能用",外部晶振是"用得准"

一、STM32芯片内部的"晶振电路"是什么?

STM32内部确实集成了两个RC(电阻-电容)振荡器

  1. HSI(高速内部振荡器):通常8MHz,精度约±1%(全温度范围可能达±5%)
  2. LSI(低速内部振荡器):约40kHz,精度仅±5%以上

它们不是真正的"晶振电路",而是通过半导体工艺制造的模拟电路,其精度和稳定性受温度、电压、工艺偏差影响较大。


二、为什么需要外接晶振?

1. 精度需求(核心原因)
  • 主系统时钟(HSE):外部高速晶振(4-26MHz)精度可达±10~50ppm(百万分之十到五十)
  • 对比:内部HSI误差可能达5000ppm(0.5%)!
  • 影响
    • 通信接口(USART, SPI, I2C):波特率偏差导致通信失败
    • 定时器:时间计量严重不准
    • USB:必须用48MHz±0.25%的高精度时钟
2. 稳定性需求
  • 外部晶振的频率-温度曲线更平缓(如±10ppm/-40°C~85°C)
  • 内部RC振荡器会随温度漂移(可能漂移几百ppm)
3. 时钟树灵活性

外接晶振可解锁全部性能:例如用8MHz晶振通过PLL倍频到72MHz(STM32F1最大值)


三、为什么RTC需要独立的外部32.768kHz晶振?

1. 超低功耗需求
  • RTC在待机模式下仍需工作
  • 外部32.768kHz晶振功耗仅约1μA
  • 内部LSI功耗高数十倍且精度不足
2. 时间精度保障
  • 32.768kHz晶振误差可控制在±20ppm(约每月52秒误差)
  • 内部LSI误差±5% ≈ 每月偏差数小时!
  • 数学原理:32768 = 2¹⁵,分频15次后恰好得到1Hz(1秒)信号
3. 独立供电设计
  • 部分型号支持VBAT引脚单独供电
  • 外部晶振+VBAT可使RTC在主电源断电时继续计时(配合纽扣电池)

四、实战设计建议

  1. 最小系统必备

  2. PCB布局要点

    • 晶振尽量靠近芯片引脚
    • 用地线包围晶振电路
    • 负载电容C1、C2按晶振规格书选择(通常12-22pF)
  3. 替代方案

    • 无高精度需求时可用内部时钟
    • 可外接有源晶振(适用恶劣环境)
    • 某些型号支持时钟校准(如STM32F4的时钟校准单元)

总结关键区别

特性 内部RC振荡器 外部晶振
精度 ±1%~5% ±10~100ppm
温度稳定性 差(数百ppm/°C) 优(±0.035ppm/°C)
功耗 较低 极低(RTC专用)
启动时间 快(μs级) 慢(ms级)
成本 免费(片内集成) 需外购元件
相关推荐
Archie_IT24 分钟前
嵌入式八股文篇——P1 关键字篇
c语言·开发语言·单片机·mcu·物联网·面试·职场和发展
智者知已应修善业4 小时前
【51单片机计时器1中断的60秒数码管倒计时】2023-1-23
c语言·经验分享·笔记·嵌入式硬件·算法·51单片机
heisd_15 小时前
使用STM32CubeMX创建新的工程,使用vscode进行编码和调试
vscode·stm32·嵌入式硬件
范纹杉想快点毕业5 小时前
ZYNQ7045芯片中UART实现RS422通信详解,50000字解析,C语言,嵌入式开发,软件开发
c语言·笔记·stm32·单片机·嵌入式硬件·mcu·fpga开发
与你诗画6 小时前
电路中的 ”CT“
单片机·嵌入式硬件
沐欣工作室_lvyiyi7 小时前
基于单片机的盲人智能水杯(论文+源码)
单片机·嵌入式硬件·物联网·毕业设计·智能水杯
brave and determined8 小时前
硬件-电容学习DAY20——从零到精通的电容实战指南
单片机·嵌入式硬件·滤波·储能·硬件设计·电路设计·电容核心功能
是大强9 小时前
嵌入式开发中用于调试的技术Semihosting
单片机·嵌入式硬件
RaLi和夕10 小时前
嵌入式学习笔记4.STM32中断系统及外部中断EXTI
笔记·stm32·单片机·学习
瓢儿菜201810 小时前
【Proteus8.17仿真】 STM32仿真 0.96OLED 屏幕显示ds1302实时时间
stm32·单片机·嵌入式硬件