在现代电子设备的电路板中，晶振可谓无处不在。只要涉及处理器的应用场景，晶振必然会发挥其重要作用。即便没有外部晶振，芯片内部也会集成晶振来保障设备的正常运行。
晶振概述 晶振，通常指的是晶体振荡器。它是从一块石英晶体上按照特定方位角切割下来的薄片（即晶片），由此构成的石英晶体谐振器，简称为石英晶体、晶体或晶振。当在封装内部添加 IC 组成振荡电路时，该晶体元件就成为了晶体振荡器。其产品的封装形式多样，常见的有金属外壳封装，此外还有玻璃壳、陶瓷或塑料封装等。
晶振的工作原理 石英晶体振荡器是基于石英晶体的压电效应制成的谐振器件。其基本构造为：从石英晶体上按特定方位角切下薄片，在薄片的两个对应面上涂敷银层作为电极，每个电极焊接一根引线连接到管脚上，再加上封装外壳，便构成了石英晶体谐振器。
当在石英晶体的两个电极上施加电场时，晶片会产生机械变形；反之，若在晶片两侧施加机械压力，晶片相应方向上会产生电场，这种物理现象被称为压电效应。
如果在晶片的两极施加交变电压，晶片会产生机械振动，同时机械振动又会产生交变电场。一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率达到某一特定值时，振幅会显著增大，远大于其他频率下的振幅，这种现象称为压电谐振，与 LC 回路的谐振现象极为相似。其谐振频率与晶片的切割方式、几何形状和尺寸等因素密切相关。
当晶体不振动时，可以将其视为一个平板电容器，即静电电容 C，其大小与晶片的几何尺寸和电极面积有关，通常在几个皮法到几十皮法之间。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感 L 来等效，L 的值一般在几十毫亨到几百毫亨之间。晶片的弹性则用电容 C 来等效，C 的值很小，通常在 0.0002 - 0.1 皮法之间。晶片振动时因摩擦造成的损耗用电阻 R 来等效，其数值约为 100 欧。
由于晶片的等效电感很大，而电容 C 很小，电阻 R 也较小，因此回路的品质因数 Q 很大，可达 1000 - 10000。并且，晶片本身的谐振频率主要取决于其切割方式、几何形状和尺寸，能够做到非常。所以，利用石英谐振器组成的振荡电路可以获得极高的频率稳定度。
在计算机领域，计时电路是必不可少的组成部分。虽然通常使用 “时钟” 来称呼这些设备，但实际上它们更像是计时器。计算机的计时器一般采用精密加工的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以特定频率振荡，该频率取决于晶体的切割方式和所受张力大小。每个石英晶体都关联着两个寄存器，一个是计数器，另一个是保持寄存器。石英晶体每振荡，计数器就减 1。当计数器减为 0 时，会产生一个中断，此时计数器会从保持寄存器中重新装入初始值。通过这种方式，可以对计时器进行编程，使其每秒产生 60 次中断（或其他期望的频率），每次中断被称为一个时钟嘀嗒。
从电气角度来看，晶振可以等效为一个电容和一个电阻并联后再串联一个电容的二端网络。在电工学中，这个网络有两个谐振点，频率较低的为串联谐振，频率较高的为并联谐振。由于晶体自身的特性，这两个频率非常接近。在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感。因此，只要在晶振的两端并联合适的电容，就可以组成并联谐振电路。将这个并联谐振电路接入负反馈电路中，就能够构成正弦波振荡电路。由于晶振等效为电感的频率范围很窄，即使其他元件的参数发生较大变化，振荡器的频率也不会有显著改变。
晶振有一个重要参数 —— 负载电容值。选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路是在反相放大器的两端接入晶振，再用两个电容分别连接到晶振的两端，每个电容的另一端接地。这两个电容串联后的容量值应等于负载电容，需要注意的是，一般 IC 的引脚存在等效输入电容，不能忽略这一因素。通常，晶振的负载电容为 15 皮法或 12.5 皮法，如果考虑元件引脚的等效输入电容，使用两个 22 皮法的电容构成晶振的振荡电路是比较理想的选择。
