對于絕大多數(shù)微控制器時鐘電路而言，硅振蕩器是一種簡單且有效的解決方案。與晶體和陶瓷諧振器不同，基于硅材料的定時器具有抗振動、抗撞擊和抗電磁干擾的優(yōu)點。同時，硅振蕩器不需要嚴格匹配的定時元件和線路板走線。
拋開應用過程中的環(huán)境因素，時鐘源的選擇主要取決于4個基本參數(shù)：精度、供電電壓、體積和噪聲。精度要求主要是由應用所采用的通信標準決定的。譬如，高速USB要求總的時鐘精度控制在±0.25％。而相應地，無須與外界進行通信的系統(tǒng)卻能在5％、10％甚至20％的時鐘精度下正常工作。
硅振蕩器與晶體或陶瓷諧振器的比較
硅振蕩器能夠在供電電壓2.4～5.5V之間正常工作，因此一般驅(qū)動微控制器的3.3V和5V供電電壓能夠很穩(wěn)定的驅(qū)動硅振蕩器。
時鐘的噪聲受許多噪聲源的影響，包括放大器噪聲、供電電源噪聲、線路板走線和振蕩器件固有噪聲抑制特性（Q值）。由于具有很高的Q值，晶體被廣泛的應用在低噪聲振蕩電路中。它特別適用于如音頻編解碼器這樣需要低基帶噪聲的系統(tǒng)。
就精度而言，晶體最高，其次是陶瓷諧振器和硅振蕩器，而且硅振蕩器也比晶體和陶瓷諧振器對溫度更敏感。
然而，硅振蕩器通常占用最小的空間，而且不需要額外的定時元件。一般而言，1個供電電源的濾波電容是硅振蕩器唯一的外加元件。
就功耗而言，硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能，范圍可以從低頻（固定）器件的幾μA到可編程器件的幾mA。以一種低功率的硅振蕩器MAX7375為例，它工作在4MHz時只需不到2mA的電流。
皮爾斯振蕩器
晶體和陶瓷諧振器經(jīng)常被當作皮爾斯振蕩器使用，其中晶體或者諧振器用于反相放大器反饋回路上的調(diào)諧元件。為了工作在穩(wěn)定狀態(tài)，需要外加電容和電阻以提供相位漂移補償和增益控制。另外，電阻具有阻尼作用，用來防止可能永久損壞晶體和陶瓷諧振器的過激勵效應。
圖1給出了兩個皮爾斯振蕩器的例子。圖1（a）是用外加電容和電阻構(gòu)成的典型晶體振蕩器電路。圖1（b）是用集成了補償電容的三端陶瓷諧振器構(gòu)成的皮爾斯振蕩器。每種設計中的元件具體參數(shù)由工作頻率、供電電壓、反相器類型、晶體或諧振器類型和生產(chǎn)廠家決定。
圖1 晶體和三端陶瓷諧振器的皮爾斯振蕩器
皮爾斯振蕩器通常使用一個CMOS反相器來做放大器。雖然比起晶體管振蕩器有穩(wěn)定度差和功耗高的缺點，但基于CMOS反相器的設計十分簡單，因此被廣泛應用。盡管緩沖反相器和無緩沖反相器都可用作放大器件，但無緩沖反相器由于能制作更穩(wěn)定的振蕩器而備受青睞。不過無緩沖反相器也存在功耗較大的缺點。無緩沖門電路的驅(qū)動能力不強，所以需要加標準反相器緩沖來驅(qū)動電路板上的長線。
硅振蕩器的優(yōu)勢
諸如硅振蕩器這樣的內(nèi)置振蕩器的設備能提供最簡單的時鐘源。它們提供特定頻率的可直接作為微控制器時鐘輸入的方波。硅振蕩器不依賴機構(gòu)諧振特性來產(chǎn)生振蕩頻率；相反，它們使用內(nèi)部的RC時間參數(shù)。這種設計能夠減弱外部機構(gòu)對硅振蕩器的影響。同時，由于沒有傳統(tǒng)振蕩器中暴露在外面的高阻抗節(jié)點，硅振蕩器擁有對濕度和電磁干擾更多的容忍性。
硅振蕩器的替代方法
用硅振蕩器替代晶體或諧振器設備時，先去掉所有與振蕩電路相連的元件，其中包括1～2個電阻和2個電容（如果這些元件沒有包含在諧振器封裝中）。然后把振蕩器放在方便時鐘輸出端與微控制器時鐘輸入端相連的地方。振蕩器的供電電源應與驅(qū)動微控制器時鐘輸入電路的電源分開。
圖2和圖3給出了MC68HC908微控制器振蕩電路的例子。圖2是三端陶瓷諧振器的推薦電路，圖3是硅振蕩器的設計電路，其中硅振蕩器MAX7375使用2.0mm×2.1mm（包括引線）的SC70封裝。
圖2 MC68HC908微控制器帶有一個小型三端諧振器的振蕩器
圖3 MC68HC908微控制器使用MAX7375硅振蕩器
由于硅振蕩器輸出的是可以傳輸很長距離且不用擔心其他信號干擾的低阻抗方波，因此硅振蕩器在電路板上的放置位置一般沒有特殊限制。另外，它還可以驅(qū)動多個時鐘目標。當驅(qū)動長線時，該時鐘輸出和其他任何高速信號一樣會產(chǎn)生電磁輻射。在每個時鐘信號上串入一個電阻同時盡可能接近時鐘輸出管腳都可以減小電磁輻射。MAX7375為硅振蕩器，作為一種低成本改進方案，用于取代微控制器和UART在3V、3.3V或5V應用中的陶瓷振蕩器、晶體和晶體振蕩器模塊等時鐘源。圖4給出了MAX7375驅(qū)動兩路時鐘目標時，在每路傳輸線上串入了一個電阻的方法。MAX3735提供標準或非標準的工廠設置頻率，頻率范圍是600kHz～9.99MHz，可工作在-40～125℃的溫度范圍內(nèi)。
圖4 串入電阻減小電磁輻射
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