MCU依靠振荡器进行基本定时和指令控制。振荡器负责向MCU提供时钟信号。MCU执行的所有指令都与时钟信号同步。MCU中不同操作的时序指令都要经由振荡器的帮助进行分配。通常，晶体振荡器因其精度、紧凑性、低成本、低功耗和高频产生等优点而成为MCU的首选。晶体振荡器的特性是可以长时间提供稳定的频率输出，并因其稳定性和耐用性而广受欢迎。

MCU振荡器类型

振荡器为每个MCU提供心跳，并为内部指令同步提供至关重要的参考时钟信号。机械谐振装置包括晶体和陶瓷谐振器。基于机械谐振器的振荡器以其精度而闻名。由于它们具有低温系数，因此适用于需要在宽温度范围内进行精确计时的应用。基于电相移的振荡器电路包括 RC 和 LC 振荡器。这些振荡器属于快速启动的低成本时钟发生器。然而，它们在温度和电源电压变化时缺乏精度，其标称输出频率在5%~50%范围内变化。

MCU中的常见时钟发生源

正如我们所看到的，时钟发生源可以基于压电材料或电相移电路。用于为MCU生成时钟信号的一些振荡器选项包括：

• 外部RC电路 – 电阻电容电路的充电或放电速率可用作时钟输入。

• 内部RC电路 -MCU中的内部RC振荡器电路产生时钟信号。但是，在此类系统中，准确性会受到很大影响。

• 外部时钟 -有源时钟驱动器可用于提供时钟信号，尤其是当多个设备连接并以相同频率运行时。

• 外部谐振器 -外部谐振器是使用压电陶瓷作为参考信号发生器的机械谐振器。

• 外部振荡器 – 外部振荡器被认为是MCU的标准时钟发生器。外部振荡器需要压电晶体（如石英）来产生时钟信号。晶体连接到MCU IC的振荡器引脚。振荡器电路所需的所有其他部件都内置在芯片中。

RC和LC电路等内部振荡器在频率产生方面存在局限性，使用此类时钟发生器不可能实现更高的频率。来自此类内部振荡器的时钟信号的精度会受到影响，并且它们在抖动和相噪方面表现不够理想，因此不精确和噪声水平使其不适合满足在宽温度范围内精确计时的应用。

MCU中的晶体振荡器 

对于此类精密应用，晶体振荡器因其精度、紧凑性、低成本、低功耗和高频产生等优点而受到青睐。晶体振荡器使用压电晶体来产生振荡。基本工作原理是逆压电效应，其中施加在晶体表面的交流电压使石英晶片产生固有频率的振动。

在大多数MCU中，标准振荡电路由两部分组成：

• 具有电压增益的反相放大器 – 这是振荡器电路的有源部分，在大多数MCU中都是片上（on-chip）电路。

• 频率选择性反馈路径 -频率选择性反馈路径由石英晶体、电容器和电阻器形成。反馈路径是MCU振荡器系统的外部电路部分。

MCU振荡器电路中使用的晶体通常是石英，因为它具有良好的品质因数、稳定性、体积小、成本低且易于获得。石英晶体提供参考频率，片上（on-chip）系统利用该参考频率提供系统频率。石英晶体与两个电容器相结合，形成调谐网络，提供 180° 相移反馈路径。此外，外部电路中的电容器提供了一些阻尼效果，从而稳定了频率。外部振荡器电路中存在一个串联电阻，以限制流过晶体的电流。串联电阻器的选择取决于所使用的压电晶体和所需的谐振频率。