晶振原理是什么？

晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。 晶振还有个作用是在电路产生震荡电流，发出时钟信号。晶振是晶体振荡器的简称。它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，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。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(VCO)。

晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。

晶振起振的原理

晶振是将石英晶体按一定的方位角切割成不同形状，在两个对立面上涂覆银层作为电极，在每个电机上焊接引线作为管脚，再用外壳封装即为晶振。切割的定位角与最后的成型形状决定了晶振的振动频率，切割精度完了晶振的振动精度。

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

正压电效应：当外力去掉后，电介质又会恢复到不带电的状态。

逆压电效应：当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失。

当在晶体表面上施加机械压力时，与机械压力成比例的电压出现在晶体上。该电压会导致晶体失真，失真的量将与施加的电压成比例，并且还与施加在晶体上的交流电压成正比，从而导致晶体以其固有频率振动。这种压电效应会产生机械振动或振荡，可用来代替以前的振荡器中的标准LC振荡电路。

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。如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶片的尺寸，晶体愈薄，切割难度越大，谐振频率越高)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定度很高。利用晶振的压电效应来为单片机工作产生时钟频率，CPU一切指令的执行都建立在该基础上，时钟频率增大->MCU运行越快。

晶振分类

晶振可分为有源晶振和无源晶振。

①无源晶振=晶体=谐振器=crystal

一般为2引脚，需要借助与负载电容形成的时钟电路才能产生振荡信号。无源晶振产生的是正弦波信号(峰值电压接近芯片的工作电压，可用万用表简易测量其电压是否为芯片电压的一半来判断晶振是否正常工作)。

无源晶振和stm32一起使用时，利用stm32内部的HSE(外部高速时钟)提供时钟电路。

②有源晶振=晶振=振荡器=oscillator

有4个引脚。不需要CPU的内部振荡器，通过自身产生振荡(供电便能产生一个时钟信号)。有源晶振产生的信号为方波信号。(也有特例为正弦波信号)

有源晶振内部除了石英晶片外，还有钟振IC和阻容元件，包含逻辑电路可自动匹配外部电容，输出频率更稳定，精度高，不会引起频率偏移。但由于其固定的信号电平，灵活度不如晶体，且价格贵。