Tutorials - PIC18 by Data Sheet

 

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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

INTIO2 Quando:
Come INTIO1

Particolarità:  con IO al posto dell' uscita clock

GPIO GPIO
INTIO2PLL Quando:
Come INTIO2

Particolarità:  PLL 4x. Maggiore frequenza
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

RCIO Quando:
Come sopra

Particolarità: con disponibilità di un IO
GPIO
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

ECIO Quando:
Come sopra

Particolarità: disponibilità di un IO al posto dell' uscita clock

GPIO
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.


 

Nota

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'Oscillator" 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.

 


 

 

 

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Aggiornato il 23/10/10.