晶振及其內(nèi)部電路詳解：

晶振原理：晶振，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。

晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容晶振，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。

一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。

一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。 負(fù)載電容+等效輸入電容=22pF

無源晶振 有源晶振：

晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個(gè)大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時(shí)要同時(shí)更換外圍的電路。有源晶振不需要芯片的內(nèi)部振蕩器，可以提供高精度的頻率基準(zhǔn)，信號質(zhì)量也較無源晶振要好。

晶振起振原理：

石英晶片所以能做振蕩電路（諧振）是基于它的壓電效應(yīng)，從物理學(xué)中知道，若在晶片的兩個(gè)極板間加一電場，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；反之，若在極板間施加機(jī)械力，又會(huì)在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場。一般來說，這種機(jī)械振動(dòng)的振幅是比較小的，其振動(dòng)頻率則是很穩(wěn)定的。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。 其特點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度很高。

石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC來共同作用來工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中，諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)為：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，也是各商家競爭的一個(gè)重要參數(shù)。

可能有些初學(xué)者會(huì)對晶振的頻率感到奇怪，12M、24M之類的晶振較好理解，選用如11.0592MHZ的晶振給人一種奇怪的感覺，這個(gè)問題解釋起來比較麻煩晶振，如果初學(xué)者在練習(xí)串口編程的時(shí)候就會(huì)對此有所理解，這種晶振主要是可以方便和精確的設(shè)計(jì)串口或其它異步通訊時(shí)的波特率。

問： 我發(fā)現(xiàn)在使用晶振時(shí)會(huì)和它并一個(gè)電阻,一般1M以上,我把它去掉,板子仍可正常工作,請問這個(gè)電阻有什么用?可以不用嗎? 我有看到過不用的!不理解

答： 這個(gè)電阻是反饋電阻，是為了保證反相器輸入端的工作點(diǎn)電壓在VDD/2，這樣在振蕩信號反饋在輸入端時(shí)，能保證反相器工作在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲄^(qū)。雖然你去掉該電 阻時(shí)，振蕩電路仍工作了。但是如果從示波器看振蕩波形就會(huì)不一致了，而且可能會(huì)造成振蕩電路因工作點(diǎn)不合適而停振。所以千萬不要省略此電阻。 這個(gè)電阻是為了使本來為邏輯反相器的器件工作在線性區(qū), 以獲得增益, 在飽和區(qū)是沒有增益的, 而沒有增益是無法振蕩的. 如果用芯片中的反相器來作振蕩, 必須外接這個(gè)電阻, 對于CMOS而言可以是1M以上, 對于TTL則比較復(fù)雜, 視不同類型(S,LS...)而定. 如果是芯片指定的晶振引腳, 如在某些微處理器中, 常常可以不加, 因?yàn)樾酒瑑?nèi)部已經(jīng)制作了, 要仔細(xì)閱讀DATA SHEET的有關(guān)說明.和晶振并聯(lián)的電阻作為負(fù)載，一般1M歐。也有和晶振串聯(lián)的電阻為諧振電阻。