晶体振荡器利用石英晶体的压电效应来产生精确频率的振荡，这种效应表现为当在晶体两端施加电压时，晶体会发生形变；反之，形变的晶体也会在两端产生电压。当晶体在适当的交流电压作用下，会产生谐振，这种谐振的频率取决于石英的物理属性，如晶体的倾角，并且这个频率是固定的。通过这种能够将电能和机械能相互转换的晶体，晶振在共振状态下能够提供非常稳定且精确的单频振荡。

石英晶片通常被用作半导体材料，其外部通常采用金属封装。在正常的工作条件下，这种晶振的频率精度可以达到百万分之五十，这使得它们能够在微芯片的时钟电路中广泛应用，提供稳定的脉冲输出。

晶体振荡器中，一个晶体管和电容-线圈的组合被用来形成依赖于特定振荡条件的电路，例如哈特莱振荡器和科尔皮茨振荡器等。通过将晶振连接到电路中需要线圈作为振荡条件的部分，可以获得固有频率的振荡输出，这个频率的准确性非常高，因此晶振广泛用作频率和时间的参考标准。

尽管晶体的基本振荡频率是固定的，但在特定应用中，如无线通信，常通过更换不同频率的晶体单元来适应需求。此外，通过调整外部电容，可以在一定范围内微调晶体振荡器的频率，例如使用可变晶体振荡器（VXO）和压控晶体振荡器（VCXO）来实现精确的频率调整。

晶振的主要工作原理及其在电路中的实际应用，通常包括一个电容三端式交流等效振荡电路。通过这种配置，可以通过改变电容值来调节振荡频率，这也解释了压控晶振的工作机理。晶体的等效电路由电容和电感组成，与晶体的物理特性紧密相关，影响着振荡频率的稳定性和可控性。

整个振荡电路的频率调整范围是有限的，主要取决于电路中各个电容的组合。例如，通过增加或减少电容值，可以微调振荡频率，但这种调整的幅度受到晶体物理特性的限制。这种调节通常会导致压控特性的非线性，特别是在频率调整范围较大时。此外，由于晶体振荡器可以与数字电路如频率合成器相结合，因此可以获得几乎任何所需的频率，进一步提高了其在电子设备中的应用灵活性。

微控制器的时钟源通常分为基于机械谐振器件和基于简单的RC振荡器两大类。其中，晶振和陶瓷谐振器通常采用皮尔斯振荡器配置，而简单的RC振荡器则更便于实现与调整。

最后，通过使用万用表可以简单地测试晶体振荡器是否正常工作，通过测量引脚间的电压变化来判断晶振是否启动，这为晶体振荡器的维护提供了一种快速有效的方法。