mcu中的RC振荡器（Resistor-Capacitor Oscillator）

mcu中的RC振荡器（Resistor-Capacitor Oscillator）

在MCU（微控制器）中，RC振荡器（Resistor-Capacitor Oscillator）是一种利用电阻和电容的充放电特性来产生时钟信号的电路。它通常用于为MCU提供内部时钟源，无需外接晶振，具有成本低、启动快的特点，但精度和稳定性相对较低。以下是详细解析：

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1. RC振荡器的类型

在MCU中，RC振荡器通常分为两类：

(1) 内部RC振荡器（Internal RC Oscillator）

• 用途：为MCU内核、外设提供主时钟或辅助时钟。
• 常见实例：
  • HSI（High-Speed Internal）：高速RC振荡器（如STM32的8MHz，误差±1%）。
  • LSI（Low-Speed Internal）：低速RC振荡器（如STM32的32kHz，用于看门狗或RTC）。
• 特点：
  • 无需外部元件，集成在MCU内部。
  • 启动时间短（微秒级），适合快速唤醒。
  • 频率受温度、电压影响较大（误差通常±1%~5%）。

(2) 外部RC振荡器（External RC Oscillator）

• 用途：少数低成本MCU（如PIC系列）需外接R、C元件构成时钟源。

• 电路示例：

  MCU_OSC1 --[R]--+--[C]-- GND|MCU_OSC2
  

• 特点：

  • 成本低于晶振，但精度更差（误差可达±10%）。
  • 需根据MCU手册选择R、C值（如PIC16F系列典型值：R=10kΩ，C=100pF）。

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2. RC振荡器的工作原理

核心原理

通过电阻（R）和电容（C）的充放电产生周期性信号：

1. **充电阶段**：电容通过电阻充电，电压上升。
2. **放电阶段**：电容通过内部电路放电，电压下降。
3. **比较器触发**：当电压达到阈值时，比较器翻转，形成方波输出。

频率公式

振荡频率 f f