定时元件是电⼦产品中最普遍的元件之⼀。⼏乎所有复杂的设计都需要它们，如果没有它们，我们所有的电⼦产品都⽆法⼯作。为什么时钟在数字电路中如此重要，来⼀探究竟！ 什么是时钟信号？
我们可以将时钟信号定义为在⾼电平和低电平之间振荡的特定类型的信号。信号就像⼀个节拍器，数字电路及时跟随它以协调其动作序列。数字电路依靠时钟信号来了解何时以及如何执⾏编程的功能。
折叠炕桌如果设计中的时钟就像动物的⼼脏，那么时钟信号就是使系统保持运动的⼼跳。 时钟信号是如何产⽣的？
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产⽣时钟信号的⽅法有很多种，但它们都是从晶体谐振器开始的。晶体谐振器通常称为晶体，为了⼯作，晶体与放⼤器电路结合以向晶体附近或晶体上的电极施加电压。 殡仪馆焚化炉⽯英晶体是⽯英的⼀个细缝，两个表⾯均已⾦属化并通过电连接连接。精确切割⽯英晶体的物理尺⼨和形状⾮常重要，因为这决定了晶体产⽣的振荡频率。⼀旦晶体被切割和成型，它就不能在任何其他频率下使⽤。 ⽯英晶体更常⽤，因为⽯英晶体产⽣的频率更能抵抗温度变化。如果改⽤内部 RC 谐振器，温度变化会影响振荡器的⾏为，从⽽导致输出频率发⽣变化。
晶体振荡器
晶振具有正弦输出，通常在⽬标 IC 具有⽤于内部定时的集成振荡器和⽚上锁相环 (PLL) 时使⽤。当晶体和振荡电路组合在同⼀封装中时，通常称为晶体振荡器。
这种⽯英压电振荡器输出可⽤的振荡信号，最常见的是占空⽐为 50% 的⽅波。通常，该时钟信号固定在恒定频率，同步可能在每个时钟周期的上升沿或下降沿激活。
电子蜡烛灯时钟发⽣器
时钟发⽣器将振荡器与⼀个或多个 PLL、输出分频器和输出缓冲器组合在⼀起。当需要多个频率并且⽬标 IC 都在同⼀块板或同⼀ FPGA 中时，时钟发⽣器和时钟缓冲器⾮常有⽤。在某些应⽤中，FPGA/
ASIC 具有⽤于数据路径、控制平⾯和存储器控制器接⼝的多个时域，因此需要多个唯⼀的参考频率。
在⼤多数情况下，振荡器位于时钟发⽣器的外部，尽管为了整合物料清单成本和复杂性以及其他优势，将振荡器组合到与时钟发⽣器相同的封装中变得越来越普遍。有许多不同类型的时钟发⽣器，每种都针对不同的性能和成本⽬标进⾏了优化，具体取决于应⽤。
aaaaaaaaaaaaaaaaaa同步和⾃由运⾏的设计
系统及其各种⼦系统的组合可能需要⾃由运⾏或同步的时序架构。
如果系统是⾃由运⾏的，则⽆需任何特殊锁相或同步要求即可使⽤独⽴时钟。⽰例包括标准处理器、
内存控制器、SoC 和外围组件（例如，USB、PCI Express 开关）。
每个⼈都熟悉的复杂 IC 的⼀个例⼦是微控制器。微控制器依靠来⾃晶体振荡器的时钟来运⾏，但在异步电路中使⽤时除外，例如在异步 CPU 的情况下。⼤多数常见的微控制器都包含⼀个内部 RC 振荡器，它⾜以⽤于 UART 通信之类的事情，尽管外部晶体振荡器对于 USB 或以太⽹等其他类型的通信是必要的。
相反，同步定时系统需要跨所有相关系统的持续通信和⽹络级同步。在这些应⽤中，基于低带宽 PLL 的时钟提供抖动过滤，以确保保持⽹络级同步。例如，将所有 SerDes（串⾏化-解串化）参考时钟同步到⾼度准确的⽹络参考时钟（例如，Stratum 3 或 GPS）可保证所有系统节点之间的同步。
同步时钟树的⽰例包括光传输⽹络 (OTN)、SONET/SDH、移动回程、同步以太⽹和 HD SDI 视频传输。但是，除了通信之外，还有各种应⽤需要准确的频率或定时。⼀些应⽤程序需要两个互不连接的⼦系统之间的长期同步。如果⽤作实时时钟基础的振荡器仅偏离 0.1%，⼀周后时钟将偏离近 10 分钟。可能还需要长期准确性，⽽不必知道实时情况。
例如，假设使⽤⼏个蓝⽛模块每⼩时唤醒⼀次以交换数据⼏秒钟，然后再回到睡眠状态，以节省电池电量。标准的
20ppm 振荡器每⼩时仅会关闭⼏分之⼀秒，⽽ 1% RC 谐振器可能会关闭半分钟。如果使⽤ RC 谐振器，蓝⽛模块将不得不保持开启更长时间才能相互通信，从⽽浪费电池电量。
内部和外部振荡器
内部振荡器通常⽤于为不需要精确计时的 MCU 提供计时。内部振荡器对于低波特率的 UART 通信来说已经⾜够好了，尽管 CAN、USB 或以太⽹等对时序精度要求更严格的通信协议需要外部晶体和振荡器。
使⽤外部振荡器允许更宽的频率范围，其中内部振荡器通常是⼀个频率，带有少量时钟预分频器选项。在电⼦学中，时间是⼀种可以准确且廉价地测量的属性，因此通常问题会转化为测量时间或产⽣具有准确计时的脉冲。
外部时钟和振荡器的优点
精度 - 内部时钟不精确，可能受噪声影响。
温度⽆关性 - 振荡器和时钟（尤其是温度补偿振荡器）可⽤于低温或⾼温应⽤或温度变化很⼤的场合。随着温度的变化，振荡频率可以保持相对相同。
速度 - 内部振荡器可能⽆法达到 IC 的最⾼速度，在这种情况下需要外部振荡器。
电压 - 内部振荡器的速度可能取决于它正在运⾏的电压。如果振荡器驱动可能产⽣射频⼲扰的设备，则在其控制输⼊中添加变化的电压可以分散⼲扰频谱，使其更接近理想状态。在此⽰例中，只有外部电压控制器振荡器才能提供该功能。
需要多个时钟 - 如果许多⼦系统需要同步运⾏并相互连接，则可以使⽤单个外部时钟发⽣器来替代每个⼦系统的⾃由运⾏时序组件。
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