单片机时钟频率与PWM信号频率

  昨天测试了基于手表晶体选频放大电路，用于竞赛车模室外计时模块。经过实际测量，这种音叉晶体选频电路的谐振特性， 所对应的增益中心频率，是在 32766Hz，但是，信号源所产生的信号频率却比这个频率高。下面将会讨论一下，究竟单片机系统时钟频率在多大时，可以产生最接近 32766Hz 的PWM信号。

二、理论分析

  这是 STM32F103 单片机系统时钟配置框图。外部 8MHz 的晶体震荡信号，通过分频之后输入到后面的锁相环，再经过倍频之后，可以获得 4MHz 到 64MHz 的系统时钟。如果晶体震荡信号不分频，最大可以得到 72MHz 的系统时钟。这样，系统时钟就会有17种不同的频率。如果 以 32.766kHz 为中心频率，可以得到 PWM 实际输出频率。这样，便可以得到每一种系统频率下的PWM与中心频率之间的误差。

  这里给出了不同的系统时钟下，计算出来 PWM 频率与所设定的 中心频率之间的误差。可以看到在系统时钟为 52MHz的时候，经过分频之后所得到的 PWM 的频率和 32.766kHz 的误差可以达到 0Hz。

三、实际测量结果

  下面，在实际电路板上进行测试。由于所使用的 8MHz 的晶体本身也有一定的误差，所以，实际测试的PWM 频率和理论值之间存在大约 4Hz 的差异。原本 系统频率在56MHz 时 PWM频率与 32.766kHz 误差最小。但实际上，系统频率在44MHz时，误差最小。

※ 总  结 ※

  本文讨论了单片机的频率与PWM频率精度之间的关系。如果希望输出 32.766kHz 的PWM频率，通过实际测试，可以看到在 单片机系统时钟频率为 44MHz 时误差最小。通过修正之后，所产生的PWM频率非常接近于32.766kHz，在使用音叉晶体选频电路中，的确所获得的选频放大信号最大。这也可以在一定程度上减少驱动无线线圈的功率。频率调准了，也提高了接收模块的灵敏度。