硬件系统设计流程 三分钟带你了解硬件系统的经脉

时钟，即clock信号，是由晶体经过激发产生的振荡电路。时钟参与着系统的启动、休眠，数据的读取、写入，信号的调制、解调，微波的发射、接收等一系列的工作。

如果说电源是系统的血液，那么时钟就是经脉，把整个身体打通，让所有组织联系在一起。

1、分类
时钟可以分为有源时钟和无源时钟两类。

所谓有源，就是在外供电源情况下，生成震荡信号，可以作为一个独立的模块。而无源的则是只有单独一个晶体，需要什么电路来产生震荡，是需要外部搭出来的。

通常，我们把有源的叫做晶振（Oscillator），把无源的叫做晶体（Crystal）。

时钟按照用途还可以分为逻辑主时钟和实时时钟。

逻辑主时钟主要用于系统正常工作时候的时钟，通常用VC-TCXO(压控型温度补偿晶振），这种精密的震荡器件，内部是一个反馈电路，可以做到温度不同时候进行自我调整。这类时钟频率都比较高，根据平台不同而有所差异，展讯MTK等平台大多数是26MHz，高通19.2MHz，还有部分平台40MHz。

实时时钟就是我们常说的RTC（real time clock），通常为32.768KHz。主要在系统待机、关机时候做计时、开机检测等功能的。因此，这类时钟是永远不停止工作的,只要电池有电，就会一直持续工作。就算是短暂的拔掉电池，也会有备用电池或者大电容给它提供电压让其工作。

2、简述

一个正反馈电路，当满足巴克豪森准则的时候，即相位平衡、幅值平衡，就可以稳定在自激震荡的平衡下了。即

其中A为基本放大网络的增益，F为反馈网络增益。式（1）表示幅平衡条件，（2）表示相位平衡条件。
（这部分涉及到控制理论中电路的传递函数、相位、幅值之间的关系，感兴趣的可以自行查找教材恶补~~~）

而一个完整的正弦震荡有三部分构成：选频放大、反馈、相移。

选频放大是指，要把额定频率的噪声分量选择出来，并对它进行放大，也就是我们说是26MHz、40MHz的晶振，只是这个晶振把噪声信号里边26MHz、40MHz的频率分量挑出来并放大了。

反馈就是为了建立自激振荡，而组建的正反馈网络，就是为了产生振荡。

相移网络则是为了构造相位稳定，为稳定振荡提供条件。我们知道，一个系统的鲁棒性好坏，是表示系统受到外部干扰后自行恢复的特性。我们使用的时钟，就是希望当受到外部干扰的时候，可以迅速恢复到干扰之前的位置。而相移网络就是为了让振荡在受到干扰后相位在很快的情况下建立新的平衡振荡。

3、常见振荡电路简介
常见的振荡电路有RC振荡电路、LC振荡电路和晶体振荡电路。

RC振荡电路结构简单，但选频取决于RC的值，又因为器件都有自己的负载能力，太重的负载会导致烧毁元器件，因此RC振荡电路的频率不高，大约为1MHz以下。

LC振荡电路频率一般都高于1MHz。事实上，晶体振荡电路的等效电路就是LC振荡电路，LC振荡电路的频率几乎跟谐振网络的固有频率相等，Q值越大越接近。

VC-TCXO和RTC时钟都属于晶体振荡电路。它们的工作原理都一样，只不过VC-TCXO有一个VCONT管脚，用来调整变容二极管工作电压，即改变外接负载，微调振荡频率。

最简单的RTC只需要四个器件：晶体、两个电容、一个反相器。反相器是集成在芯片内部的。所以外部电路就只有晶体和电容，如下图所示：

电容的标称容值晶体厂家会在SPEC上给出，这里需要指出两点：

• 如果晶体标称频率是按照负载电容测量的话，那么外接电容的容值和负载电容的关系为：CL=C1C2/(C1 C2) (因为外接电容从等效电路来看，是线串联再跟晶体并联的。
• 晶体两端XTAL_IN和XTAL_OUT，我们通常把IN脚送入芯片下一级。我们可以把反相器看作一个三极管放大器，经过放大器的信号会产生稍微的失真，因此最好把进入放大器前的尚未失真的信号送进去。

另外一提，射频动辄几百兆赫兹的信号，是以VC-TCXO为基准频率，通过锁相环电路分频产生的。

4、走线

因为是非常敏感的模拟信号，因此走线需要特别注意。

1> 360度无死角包地；

2> 滤波电容单点接地；

3> 远离射频PA、开关电源、时钟信号；

这篇写的好艰难┭┮﹏┭┮涉及到的基础知识太多了，很多都涉及到复频域和模拟电路的相关知识，又枯燥又难理解，我尽可能的不涉及太深了。。。

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