石英晶體諧振器，簡稱石英晶體或晶振，是利用石英晶體(又稱水晶)的壓電效應(yīng)，用來產(chǎn)生高精度振蕩頻率的一種電子元件，屬于被動元件。該元件主要由石英晶片、基座、外殼、銀膠、銀等成分組成。根據(jù)引線狀況可分為直插(有引線)與表面貼裝(無引線)兩種類型。當(dāng)前常見的主要封裝型號有HC-49U、HC-49/S、GLASS、UM-1、UM-4、UM-5與SMD。壓電效應(yīng)：對某些電介質(zhì)施加機(jī)械力而引起它們內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移，產(chǎn)生極化，從而導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷在一定應(yīng)力范圍內(nèi)，機(jī)械力與電荷呈線性可逆關(guān)系。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。

一般的晶振作用是產(chǎn)生振蕩，晶振有不同的頻率，可以使電路工作在穩(wěn)定的頻率范圍之內(nèi)，它是給集成電路的啟振器件，晶振就是步調(diào)基準(zhǔn)、穩(wěn)定頻率、選擇頻率。幾乎所有工業(yè)，科技，車載，數(shù)碼，電子等多個領(lǐng)域都可以用得上晶振。晶振在電路中的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。

有源晶振的作用：有源晶振有4只引腳，是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，還有晶體管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單。但是價格方面就相對無源晶振高。

無源晶振的作用：無源晶振是有2個引腳的無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來。

比如：有時鐘電路，用的就是無源晶振，無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，

無源的要和其他元件才能組成正常的振蕩電路,同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。

晶體振蕩器不僅僅是給MCU提供時鐘，它在各個領(lǐng)域有各種應(yīng)用，下面簡單介紹一些晶體振蕩器的應(yīng)用：

科爾皮茲晶體振蕩器

Colpitts振蕩器用于產(chǎn)生非常高頻率的正弦輸出信號。該振蕩器可以用作不同類型的傳感器，例如溫度傳感器。使用Colpitts電路中的某些設(shè)備，我們可以實現(xiàn)更高的溫度穩(wěn)定性和高頻。

阿姆斯壯晶體振蕩器

該電路一直流行到1940年代。這些在再生無線電接收機(jī)中被廣泛使用。在該輸入中，來自天線的射頻信號通過一個額外的繞組磁性耦合到振蕩電路中，并且減少了反饋，以在反饋環(huán)路中進(jìn)行增益控制。最后，它產(chǎn)生了一個窄帶射頻濾波器和放大器。在該晶體振蕩器中，LC諧振電路被反饋環(huán)路取代。

皮爾斯晶體振蕩器

在這個簡單的電路中，晶體確定振蕩頻率，并以其串聯(lián)諧振頻率工作，?s在輸出和輸入之間提供低阻抗路徑。諧振時有一個180 度的相移，使反饋為正。輸出正弦波的幅度限制為漏極端子的最大電壓范圍。

以STM32F207為例，一般情況下外部高速時鐘(HSE)我們接25M的無源晶振。在用戶手冊中ST提供了兩種方式：

外部高速時鐘(HSE)可以通過兩個時鐘源產(chǎn)生：

1、外部晶體/陶瓷諧振器

2、外部用戶時鐘

在外部時鐘模式中，直接向OSC_IN引腳輸入25MHZ的時鐘信號，OSC_OUT處于高阻態(tài)。也就是說，我們可以外接有源晶振，但是上文說到，一般有源晶振價格都會高一點，很少有外接有源晶振的案例。

上面我們說到，STM32內(nèi)部集成了晶體振蕩器的外部電路，如果外接無源晶振，STM32理論上可以通過禁止部分電路，達(dá)到關(guān)閉外部高速時鐘(HSE)的目的。

事實上，在STM32F207的RCC時鐘控制寄存器(RCCclock control register)的16位HSEON，用來打開或關(guān)閉HSE振蕩器。

晶振在電路中有著很重要的作用，晶振也用在許多電子產(chǎn)品上，比如，手機(jī)電路中就內(nèi)置有晶振，在我們使用手機(jī)的過程中，如不小心摔手機(jī)次數(shù)過多都有可能導(dǎo)致手機(jī)不觸感不靈敏或出現(xiàn)其他問題，由此看得出晶振在電路板上的重要性。