晶體振蕩器基于逆壓電效應(yīng)原理工作，在該原理中，在晶體表面上施加的交流電壓會(huì)使晶體以其固有頻率振動(dòng)。這些振動(dòng)最終轉(zhuǎn)化為振動(dòng)。

這些振蕩器通常由石英晶體制成，盡管諸如羅謝爾鹽和電氣石的其他物質(zhì)也具有壓電效應(yīng)，因?yàn)榕c其他晶體相比，石英價(jià)格低廉，天然可用且機(jī)械強(qiáng)度高。

在晶體振蕩器XO中，將晶體適當(dāng)?shù)厍懈畈惭b在兩個(gè)金屬板之間，如圖1a所示，其等效電路如圖1b所示。實(shí)際上，晶體的行為類似于由組件形成的串聯(lián)RLC電路

低值電阻器RS

大值電感LS

小電容CS

它將與其電極Cp的電容并聯(lián)。

由于Cp的存在，晶體將在兩個(gè)不同的頻率上共振，即

串聯(lián)諧振頻率fS，發(fā)生在串聯(lián)電容CS與串聯(lián)電感L S諧振時(shí)。在此階段，晶體阻抗將最小，因此反饋量將最大。

并聯(lián)諧振頻率fp當(dāng)其被顯示出電抗為L的小號Ç小號腿等于的電抗并聯(lián)電容器Ç p即大號小號和C小號以C共振p。此時(shí)，晶體阻抗將是最高的，因此反饋將是最小的。

低于fS且高于fp時(shí)，電容器的行為都是容性的。但是，對于介于fS和fp之間的頻率，晶體的行為將是感應(yīng)的。此外，當(dāng)頻率等于并聯(lián)諧振頻率fp時(shí)，LS和Cp之間的相互作用將形成并聯(lián)調(diào)諧的LC諧振電路。因此，晶體可以看作是串聯(lián)調(diào)諧諧振電路和并聯(lián)調(diào)諧諧振電路的組合，因此，需要對這兩個(gè)諧振電路中的任何一個(gè)進(jìn)行調(diào)諧。此外，應(yīng)注意，fp將高于fS兩者之間的緊密度將取決于所用晶體的切割和尺寸。

可以通過將晶體連接到電路中來設(shè)計(jì)晶體振蕩器，以使其在串聯(lián)諧振模式下工作時(shí)提供低阻抗（圖2a），而在反諧振或并聯(lián)諧振模式下工作時(shí)則提供高阻抗（圖2b）。

在所示的電路中，電阻器R1和R 2形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，而發(fā)射極電阻器R E使電路穩(wěn)定。此外，CE（圖2a）用作交流旁路電容器，而耦合電容器C C（圖2a）用于阻止DC信號在集電極和基極端子之間傳播。接下來，電容器C1和C 2在圖2b的情況下，形成電容分壓器網(wǎng)絡(luò)。此外，電路中還有一個(gè)射頻線圈（RFC）（圖2a和2b兩者），具有雙重優(yōu)勢，因?yàn)樗踔量梢蕴峁〥C偏置，并使電路輸出不受AC信號的影響。在電源線上。

向振蕩器供電時(shí)，電路中的振蕩幅度會(huì)增加，直到達(dá)到一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)中，放大器中的非線性將環(huán)路增益減小到1。接下來，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，反饋環(huán)路中的晶體會(huì)極大地影響工作電路的頻率。此外，這里，頻率將自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便于晶體對電路呈現(xiàn)電抗，從而滿足巴克豪森相位要求。

通常，晶體振蕩器的頻率將固定為晶體的基本頻率或特征頻率，該頻率由晶體的物理尺寸和形狀決定。但是，如果晶體不平行或厚度不均勻，則它可能會(huì)在多個(gè)頻率下諧振，從而產(chǎn)生諧波。此外，晶體振蕩器可以調(diào)諧到基頻的偶次或奇次諧波，分別稱為諧波振蕩器和泛音振蕩器。這樣的例子是通過在晶體上分別增加一個(gè)電容器或一個(gè)電感器來降低或增加晶體的并聯(lián)諧振頻率的情況。

晶體振蕩器的典型工作范圍是40 KHz至100 MHz，其中，低頻振蕩器是使用OpAmps設(shè)計(jì)的，而高頻振蕩器是使用晶體管（BJT或FET）設(shè)計(jì)的。電路產(chǎn)生的振蕩頻率由晶體的串聯(lián)諧振頻率決定，不受電源電壓變化的影響因此，晶體振蕩器具有高Q因子和出色的頻率穩(wěn)定性，使其最適合高頻應(yīng)用。但是，應(yīng)注意僅以最佳功率驅(qū)動(dòng)晶體。這是因?yàn)椋绻^多的功率傳遞給晶體，那么寄生諧振可能會(huì)在晶體中被激發(fā)，從而導(dǎo)致不穩(wěn)定的諧振頻率。此外，由于其相位噪聲性能的降低，甚至其輸出波形也可能失真。此外，它甚至可能由于過熱而導(dǎo)致器件（晶體）損壞。

晶體振蕩器型號眾多，由于尺寸緊湊且成本低廉，因此它們被廣泛用于電子戰(zhàn)系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，制導(dǎo)系統(tǒng)，微處理器，微控制器，空間跟蹤系統(tǒng)，測量儀器，醫(yī)療設(shè)備，計(jì)算機(jī)，數(shù)字系統(tǒng)，儀器，鎖相系統(tǒng)回路系統(tǒng)，調(diào)制解調(diào)器，傳感器，磁盤驅(qū)動(dòng)器，船舶系統(tǒng)，電信，引擎控制系統(tǒng)，時(shí)鐘，全球定位系統(tǒng)（GPS），有線電視系統(tǒng)，攝像機(jī)，玩具，視頻游戲，無線電系統(tǒng)，手機(jī)，計(jì)時(shí)器等。