晶振是什么？晶振是石英晶体谐振器与石英晶体振荡器的总称。石英晶体谐振器又常被人称为无源晶振、晶体、石英谐振器、晶体谐振器等。而石英晶体振荡器则被称为有源晶振、振荡器、晶体振荡器、石英振荡器、钟振、OSC等。从晶振更专业角度来说，见到类似SMD3225这样的描述，指的就是无源贴片晶振了，尺寸为3.2mm*2.5mm。而若见到OSC2016,则说明这是有源贴片晶振，尺寸为2.0mm*1.6mm。
一般情况下，在单片机系统都会采用晶振。晶振是由石英晶体经过加工并镀上电极而做成，原理是利用石英晶体的压电效应，即加电后石英晶片就会产生非常稳定的机械振动，而在机械振动时，晶振又会产生同频率的时钟信号。数字电路就是利用这个原理给单片机提供稳定的时钟信号源。晶振频率越高，石英晶片越薄，反之，晶振频率越低，石英晶片则越厚。石英晶体的材质为二氧化硅，具有易碎特征，因此，晶振在应用中，要严格遵循“跌落勿用”原则。
在数字电路中，晶振的主要作用就是为时钟芯片提供稳定、精确的频率信号。晶振提供的时钟频率越高，单片机运行速度就会越快。在很多程序设计中，电路板开机上电之后，需要首先完成一个对系统的逻辑诊断动作，这就需要晶振开机起振，并稳定输出芯片需要捕捉的频率信号。一旦此刻晶振出现频偏过大或不起振，都会导致单片机无法完成系统诊断，当此进程中断时，单片机系统进入混乱，不良表现为不开机或开机不良。
在单片机晶振电路原理中，晶振需要具备良好的频率精度及频率稳定性，这样才能保障单片机正常运行。一般的无源晶振主要电气参数包括调整频差、负载电容、电阻、温度频差及工作温度等。而有源晶振一般不标注负载电容，因为已与内部IC匹配好，是一个固定值，一般为15PF或10PF。对于有源晶振，工作电压是一个重要参数。一般有源晶振常见工作电压为：1.8V~5V，对电压的要求有两点，一是变化范围为±10%，超过这个范围的话，电压过低，容易造成不起振，电压过高，容易烧毁晶振。二是有源晶振在应用中一定要找对电压输入脚。
随着无线网络的高速发展，数据传输需要具备高速性、稳定性及非延时性。与此用时，我们对晶振的要求也越来越高，比如在功耗、小型化、高精度、抗干扰性及稳定性等，高端晶振目前主要包括温补晶振TCXO和压控温补晶振VC-TCXO，属于有源晶振应用领域，其精度可以达到±0.2ppm，因此温补晶振倍受GPS卫星导航设备的青睐。
晶振的应用领域非常广泛，小至电子玩具、手机、蓝牙、VR、智能手环、车载导航、数码相机等，大至监控设备，工业自动化设备、网络基站，航空航天等。随着科技的发展，电子数码产品不断为我们的生活带来日新月异的变化，而所有这些都离不开这颗小小的晶振与单片机通力协作的功劳。
拓展阅读：晶振频率偏差过大会怎么样？频偏原因、总频差及测试方法
普通石英晶振的标称频率范围大概是1MHz～200MHz。对于需要更高工作频率的应用（如高速通信、服务器、光模块）通常会使用锁相环（PLL，Phase Locked Loop）将较低频率的晶振倍频至数百MHz甚至1GHz以上。如果晶振输出频率偏差过大，不仅会降低系统性能，还可能导致整个设备工作异常。
什么是晶振频率偏差？
晶振频率偏差是指晶振实际输出频率与标称频率之间的差值，通常用ppm表示。一颗100MHz ±10ppm的晶振在25℃标准条件下，输出频率允许偏差约为：
100MHz × 10ppm = ±1000Hz
频率精度越高，输出频率越接近标称值，系统同步性能也越稳定。晶振在出厂测试时的初始频率误差只是整体频率稳定度的一部分，实际工作过程中还会受到温度、电压、老化等因素影响。
晶振输出频率偏差过大会造成什么影响？
1、 通信系统无法正常同步
在无线通信系统中，晶振负责提供射频载波和参考时钟。如果晶振频率偏差过大，PLL锁相环可能无法正确锁定目标频率，造成载波偏移，导致发射和接收频率不一致，甚至影响通信质量或无法使用。在蜂窝通信、Wi-Fi、GNSS、蓝牙、卫星通信等应用中，通常都会选用高稳定度、低相位噪声的晶振。
2、 数字系统运行异常
MCU、FPGA、DSP及CPU都依赖晶振提供系统时钟。若时钟频率超出允许误差范围，可能导致数据采样错误、接口通信失败、总线同步异常、系统运行不稳定、程序无法正常执行等情况。对于高速接口（如USB、PCIe、Ethernet），频率稳定度的要求会更加严格。
3、 RTC计时产生误差
对于32.768kHz RTC晶振而言，频率偏差会直接影响计时准确度。一颗RTC晶振的频率误差越大，设备每天累计的计时误差也会越明显，长期运行后可能造成分钟甚至小时级别的时间偏移。
晶振失效一定是频率偏差导致的吗？
不一定。频率偏差只是晶振失效分析中的一个方面。如果系统出现不起振、停振或频率异常，还应综合分析以下因素：
- 负载电容是否匹配
- 振荡电路负性阻抗是否充足
- 激励电平是否超过规格
- PCB走线是否合理
- 电源噪声是否过大
- 焊接温度是否导致晶体损伤
- 外部环境是否存在冲击或高湿等影响
