晶振具有压电效应，即在晶片两极外加电压后晶体会产生变形，反过来如外力使晶片变形，则两极上金属片又会产生电压。如果给晶片加上适当的交变电压，晶片就会产生谐振（谐振频率与石英斜面倾角及厚薄等有关）。晶振利用一种能把电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。晶片多为石英半导体材料，外壳用金属封装。

 1.标称频率：指晶体规格书中所指定的频率。晶振常用标称频率在1～200MHz之间，若要获得更高的输出频率则常用PLL（锁相环）将低频进行倍频来获得。  2.频率精度、频率稳定度：用单位ppm来表示，即百万分之一（1/106），是相对标称频率的变化量，此值越小表示精度越高。如24MHz晶振偏差为±20ppm，表示它的频率偏差为24MHz×20ppm=±480Hz。  3.温度频差：指在特定温度范围内，工作频率相对于基准温度时工作频率的偏离，单位也是ppm。  4.负载电容CL：它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容（不是晶振外接的匹配电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。负载电容是无源晶振非常重要的参数，因为无源晶体属于被动元器件，无源晶振自身并不能工作，需要外部元器件协助工作。

  CS为晶体两个管脚间的寄生电容（Shunt Capacitance）   CD表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2，即CD=CPCB+CO+CL2。   CG表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1，即CG=CPCB+CI+CL1。   一般CS为1pF左右，CI与CO一般为几个皮法，具体可参考芯片或晶振的数据手册。   注意：负载电容不等于匹配电容。

  其中：C为动态等效串联电容；L为动态等效串联电感；R为动态等效串联电阻，它是晶体内部摩擦性当量；C0为静态电容，相当于两个电极板之间的电容量；   1.当R、L、C串联支路发生串联谐振时，其该支路的容抗与感抗相互抵消（XC=XL），即该支路相当于只有等效串联电阻R。其串联谐振等效电路如下：   ①谐振频率（fS）：它在高稳晶振的设计中，是作为晶振稳定工作于标称频率、确定频率调整范围、设置频率微调装置等要求时的设计参数（但不是标称频率），其表达式如上：   ②品质因数：当信号振幅不随时间变化时，系统储存能量和每个周期外界所提供能量的比例。它是反映谐振器性能好坏的重要参数，它与R、L、C关系如下：

  R越大，Q值越低，会导致频率不稳定，反之，Q值越高，频率越稳定，石英晶体的特点在于它具有很高的品质因素（可达百万数量级）。

  2.等效电路并联谐振（并联谐振频率fL）：此时串联支路呈现为感抗，相当于一个电感，其并联谐振等效电路如下：   通常晶振元件数据手册中给出的标称频率不是Fr或FL，实际的晶体元件应用于振荡电路时，它一般还会与负载电容相连接，共同作用使晶体工作于Fr和FL之间的某个频率，这个频率由振荡电路的相位和有效电抗确定，通过改变电路的电抗条件，就可以在有限的范围内调节晶体频率。   ①负载电容与晶体串联时,C远远小于C0+CL。

  ②负载电容与晶体并联时。

  若给一定的负载电容值，F’r与F’L两个频率可以达到相同，这个频率是晶振的绝大多数应用时所表现的实际频率，也是制造厂商为满足用户对产品符合标称频率要求的测试指标参数，也就是晶振的标称频率。

1.有源晶振

  有源晶振一般有4只引脚,是一个完整的振荡器，里面除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，价格相对较高。对于时序要求敏感的应用，还是有源的晶振好，因此可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。如下图是一个串联型振荡器电路。

2.无源晶振

  无源晶振一般是2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来 无源晶振需要用DSP片内的振荡器。无源晶振没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。使用时建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。   如下图所示并联型振荡器电路，晶振的两个引脚与芯片（如单片机）内部的反相器相连接，再结合外部的匹配电容CL1、CL2、R1、R2，组成一个皮尔斯振荡器（Pierce oscillator）。

  石英晶体与 C1, C2 两电容构成π型网络形式的带通滤波器，约在石英晶体的共振频率上，提供 180 度相移与所需的电压增益。在发生震荡的频率上，石英晶体呈现电感性，可视为是具有高 Q 值的电感。π型网络的 180 度相移加上反相器的负增益，合起来成为正的环增益(正反馈），使 Rf 所设定的偏压无法稳定而导致震荡。   R1的作用：①电阻会与 C1 造成些许额外的相移，抑制高频混附(spurious)振荡，以获得干净的输出讯号。②降低石英晶体的驱动功率，以防止超过石英晶体的容许驱动功率而加速老化或造成破损，尤其是对低功率的石英晶体。   Rf的作用：Rf是反馈电阻（一般≥1MΩ），它使反相器在振荡初始时处于线性工作区。有时不加Rf晶振也能正常起震，但加Rf会使电路更加稳定。