Tutorials - PIC Peripherals

Il CLOCK

Quando usare un oscillatore

piuttosto che un' altro?

Ecco una tabella riassuntiva:

Oscillatore	Modo	Note	RA6	RA7
Interno	INTIO1	Quando: Quando la precisione del ciclo di istruzione non è critica (ampia parte delle applicazioni). Particolarità: - consente una buona gamma di frequenze - libera un pin dell' oscillatore come IO - rende disponibile il clock sull' altro pin	Clock /4	GPIO
	INTIO1PLL	Quando: Come sopra Particolarità: PLL 4x. Maggiore frequenza	Clock /4	GPIO
	INTIO2	Quando: Come INTIO1 Particolarità: con IO al posto dell' uscita clock	GPIO	GPIO
	INTIO2PLL	Quando: Come INTIO2 Particolarità: PLL 4x. Maggiore frequenza	GPIO	GPIO
RC	RC	Quando: Quando la precisione del ciclo di istruzione non è per niente critica e la frequenza voluta non si può ottenere dall' oscillatore interno Particolarità: - costo molto limitato dei componenti esterni - uscita del clock su un pin	Clock /4	RC
RC	RCIO	Quando: Come sopra Particolarità: con disponibilità di un IO	GPIO	RC
Quarzo esterno	LP	Quando: Quando è richiesta una precisione del ciclo di istruzione pari a quella del quarzo usato (quarzi low power genere orologio, 32768 kHz). Particolarità: - richiede componenti esterni - esistono quarzi per una ampissima gamma di valori	OSC2	OSC1
	XT	Quando: Come sopra Particolarità: con quarzi da 1 a 4 MHz
	HS	Quando: Come sopra Particolarità: con quarzi da 4 a 25 MHz
	HSPLL	Quando: Come sopra Particolarità: - con quarzi max. 10 MHz - PLL interno 4x. Maggiore frequenza
Oscillatore esterno	EC	Quando: Quando è richiesta una precisione del ciclo di istruzione pari superiore a quella di un quarzo oppure è disponibile nel circuito un clock adeguato Particolarità: - richiede componenti esterni - esistono quarzi per una ampissima gamma di valori - uscita ausiliaria del clock	Clock /4	Ext. OSC
Oscillatore esterno	ECIO	Quando: Come sopra Particolarità: disponibilità di un IO al posto dell' uscita clock	GPIO	Ext. OSC
TIMER 1		Quando: Oscillatore esterno a 32 kHz su Timer1, come clock secondario Particolarità: - basso consumo

Sostanzialmente, NON occorre utilizzare in ogni circostanza il classico quarzo + 2 condensatori !
La gamma delle possibilità offerte dai sistemi di clock dei PIC enhanced è ampia e si può scegliere il metodo più adatto all' applicazione:

OSCILLATORE INTERNO: per la maggior parte delle applicazioni, dove la precisone del tempo non è critica (es. il lampeggiare un LED, comandare un display multiplexed, lavorare in sincronismo con un segnale esterno, ecc).
Si risparmiano quarzo e condensatori e si ottengono più IO
OSCILLATORE RC:quando non sereve paricolare precisione, come per il caso precedente, ma l' oscillatore interno non fornisce la frequenza voluta
OSCILLATORE A QUARZO: quando serve una precisione pari a quella del quarzo (es. orologi, sistemi di comunicazione seriali, ecc)
OSCILLATORE ESTERNO: se esiste già un clock nel circuito, se si devo sincronizzare più chip, se occorre una elevata precisione (es. cronometri, strumentazione)
TIMER1: come clock secondario per uno switch a basso consumo

Da cui deriva che per istruzione e per gran parte dei progetti comuni, i PIC18 possono benissimo operare senza componenti esterni, rendendo più leggero il circuito da realizzare sulle breadboard o più economica la produzione.

E' necessario rendersi conto che il classico oscillatore con quarzo NON è la soluzione ideale per tutte le applicazioni. Va rimossa l' idea che questo sia "l'Oscillatore" assoluto.

La presenza di un quarzo serve unicamente per stabilire un valore definito del ciclo di istruzione (che vale 1/4 della frequenza dell' oscillatore. In questo modo è possibile calcolare il tempo di esecuzione di un certo algoritmo in modo preciso. Ad esempio per la generazione di clock per comunicazioni seriali.

Quanto è preciso ?

Quanto lo è il quarzo, non di più ne di meno !
Quindi la precisione del circuito con quarzo è "precisa" quanto lo è il cristallo usato e stabile quanto lo è il cristallo e i condensatori impiegati.
Il che vuol dire che usando componenti di bassa qualità, la presenza del quarzo non basta da sola a garantire una precisione a 6 cifre !

In tutte le applicazioni dove le performances del quarzo sono necessarie, la precisione dell' oscillatore interno può essere più che adeguata. Che una istruzione impieghi 1 us oppure 1,002 us è, in molti casi, del tutto irrilevante.

Per contro, nella realizzazione di strumenti, cronometri e segnatempo di precisione il quarzo può essere insufficiente a causa della sua tolleranza e, sopratutto, della variazione con la temperatura.
In questi casi si ricorrerà ad un oscillatore esterno di precisione, compensato in temperatura.

Si deve anche notare che quarzo + condensatori possono essere sostituiti molto bene dagli oscillatori ceramici a tre pin, con un costo ed uno spazio occupato minori, anche se con una precisione e stabilità un poco ridotte e non disponibili per tutti i valori della gamma coperta dai quarzi classici.

A proposito della rete RC, si può dire che essa diventa utile quando si deve generare una frequenza non compresa tra quelle prodotte dall' oscillatore interno, ma va ricordato che la sua stabilità con la temperatura e la sua precisione dipendono dalla qualità dei componenti usati. E se resistenze a strato metallico allo 0.1% sono accessibili, condensatori con altrettanta precisione e stabilità lo sono molto meno ed il costo probabilmente supererà quello di un quarzo.

Gli oscillatori a 32 kHz fanno uso di cristalli per orologeria, quindi ben precisi e stabili, almeno per i modelli di qualità, ma il funzionamento del processore a questa frequenza, se da un lato ottiene un consumo minimo di potenza, dall' altro richiede più di 122 us per eseguire una istruzione. Di questo va tenuto conto.

In conclusione, se non è necessario, mettete da parte quarzo e condensatori e usateli solo dove servono realmente.