如果你把水晶想象成一个小铃铛，很容易看出，如果你用一个小锤子敲击它，它会发出纯净的音调，就像你用一个小锤子敲打大铃铛一样，它会发出纯净的音调。锤子。

这正是晶体的作用，但诀窍在于它是由压电材料制成的，当你击中它时会产生电流，当你用电击时它会改变形状。

为了让它持续产生纯净的钟声，它连接在一个放大器上，就像有人在摇摆上推你一样，所以当你刚刚超过一次摇摆的峰值时，他们会给你一个推动力确保你回来看下一个。

晶体的压电特性使其在放大器输出电信号“推”它时改变形状，然后当放大器放开时，晶体弹回并产生自己的信号“推我”，并发送它在正确的时间输入到放大器的输入，以便放大器产生另一个推动并永远再生循环。

那么是什么让水晶开始振荡呢？

噪音。

到处都是噪音，就像无数的小锤子一直在敲打一切。

一些噪声会撞击晶体，当它连接到放大器并开始从噪声击中发出一点点振铃时，放大器会从晶体的物理振铃音（频率）中获取电信号，建立它并发送它回到水晶。这使得晶体的形状变化更大，当晶体的形状回弹时，将更大的信号发送回放大器，直到系统持续振荡并稳定。

具有两个引脚的设备不是振荡器，它们是谐振器（晶体），可用于振荡器电路（例如Pierce 振荡器），如果与正确的电路一起使用，将在（或接近）标记的频率下振荡. 如下所示的 Pierce 振荡器电路使用两个电容器（负载电容器 C1/C2）、晶体 (X1) 和一个放大器 (U1)。

具有四个引脚的器件是完整的电路，包括一个谐振器和一个振荡的有源电路。它们需要电源并以（或接近）标记频率输出方波或正弦波输出。

还有（陶瓷）谐振器具有三个引脚，其作用类似于带有电容器的晶体。

晶体（和陶瓷谐振器）的工作方式是它们由压电材料制成，当它们变形时会产生电压。施加的电压会导致形状变形。晶体被制成可以在所需频率下物理共振（如音叉或铙钹）的形状。这意味着晶体将起到滤波器的作用——当你应用所需的频率时，一旦它开始振动，它就会看起来像一个高阻抗，而对于稍微不同的频率，它会更有损耗。当放入放大器的反馈电路时，振荡将自持。更多，还有一些数学，在这里。

晶体不会自行振荡。您不只是简单地施加电源并消除振荡。将晶体视为一个非常准确和锐利的频率滤波器。您以正确的方式将其置于放大器的反馈路径中，它会导致电路以晶体的谐振频率振荡。这是引起振荡的电路。它们晶体会杀死所有频率，除了它所调谐的频率，这只允许电路在晶体频率下振荡足够的整体环路增益。

低于其谐振频率的晶体主要表现为电容性。在它们的谐振频率之上，它们看起来主要是电感性的。在它们的谐振频率下，它们看起来主要是电阻性的。

重新绘制 Pierce 振荡器三次，用其中一个组件替换晶体。它可以帮助您了解它是如何工作的。

并联谐振晶体实际上是在基频下稍微指定的。这使得晶体在指定频率下看起来有点电容性。额外的电容增加了一点额外的相移，以帮助振荡器启动和运行。

放大器的输入在晶体基波附近看到更大的信号（电阻，通常低于 100 欧姆 ESR）。较小的非频率信号被减弱或阻挡，因此基频信号变得更强（在被放大后）并占主导地位。

在秋千上推某人。不管你怎么努力，摆动真的只会在某个基频上来回移动。

想象一个水晶作为水面。现在在该表面上发送涟漪（波浪）。波纹上下移动表面，有效地弯曲表面。晶体在振动时也会弯曲。

弯曲可以通过向石英晶体施加电场来引起，但弯曲本身也会在晶格中产生相反的电场。静止时，这些力是平衡的，晶体没有电荷。

哪个更容易用手振动：12x1 英寸的尺子，还是 6x4 英尺的胶合板？显然，较小的尺子可以振动得更快！

水晶也是一样的。它们的尺寸决定了它们的共振频率；更小和/或更薄的晶体振动得更快。这也是限制晶体基频的原因：晶体太小或太薄，无法通过机械加工或更高频率的化学蚀刻进行精确加工。

在非常低的频率下，晶体变得太大或太厚，以至于需要太多的能量才能使它们弯曲；因此，音叉晶体设计用于低频 32.768 kHz 定时晶体。

晶体实际上可以以一种以上的频率振荡。这些是基本面倍数的泛音，但它们往往比基本面弱。可以设计一个电路来使晶体以泛音振荡，通常是三度或五度。通常，超过 40 MHz 的晶体设计用于 3 次或 5 次泛音，而不是基频，因此在购买前请仔细阅读规格！