在电路板的世界里，晶振可谓无处不在。只要涉及处理器的应用场景，晶振必然存在。即便没有外部晶振，芯片内部也会集成晶振。下面，我们将对晶振进行全面且深入的介绍。
晶振概述
晶振，通常指的是晶体振荡器。晶体振荡器是从一块石英晶体上按特定方位角切下薄片（即晶片）制成的石英晶体谐振器，简称为石英晶体、晶体或晶振。而在封装内部添加 IC 组成振荡电路的晶体元件则被称为晶体振荡器。其产品封装形式多样，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
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的谐振器件。其基本构成是：从石英晶体上按一定方位角切下薄片，在薄片的两个对应面上涂敷银层作为电极，每个电极各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳，就形成了石英晶体谐振器。
若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片会产生机械变形；反之，若在晶片两侧施加机械压力，晶片相应方向会产生电场，这种物理现象就是压电效应。
当在晶片两极上加交变电压时，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为某一特定值时，振幅会明显加大，这种现象称为压电谐振，与 LC 回路的谐振现象相似。其谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等因素密切相关
当晶体不振动时，可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、电极面积有关，一般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 等效，L 的值通常为几十毫亨到几百毫亨。晶片的弹性可用电容 C 等效，C 的值很小，一般在 0.0002～0.1 皮法之间。晶片振动时因摩擦造成的损耗用 R 等效，其数值约为 100 欧。
由于晶片的等效电感很大，而 C 很小，R 也小，所以回路的品质因数 Q 很大，可达 1000～10000。并且，晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，能够做得非常，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
在计算机中，计时电路起着重要作用。虽然通常用 “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是一个精密加工过的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以一定频率振荡，该频率取决于晶体的切割方式和受到的张力大小。与每个石英晶体相关联的有两个寄存器，一个计数器和一个保持寄存器。石英晶体的每次振荡会使计数器减 1，当计数器减为 0 时，会产生一个中断，计数器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。
从电气角度看，晶振可以等效成一个电容和一个电阻并联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，较高的为并联谐振。由于晶体自身特性，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加到一个负反馈电路中，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，所以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太大改变。
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一个反相放大器的两端接入晶振，再用两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端接地。这两个电容串联的容量值应等于负载电容，需要注意的是，一般 IC 的引脚都有等效输入电容，这一点不能忽略。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，选择两个 22 皮法的电容构成晶振的振荡电路是比较合适的。
