XTAL1和XTAL2指8051系单片机常用于连接晶体振动(晶体谐振器)-Crystal Resonator)两个引脚。原则上，这两个引脚和MCU内部反相器相连。这个反相器与外部的晶振形成一个组成（Pierce oscillator）。因为集成在设备内部的振荡器组件并不容易，所以一个反相器和一个电阻非常适合各种数字IC设计制造工艺。
在深入分析皮尔斯振荡器的工作原理时，不妨将其描述为以下理想的电路形式：
环路相移。
闭环增益为1。
反相器不难在上面皮尔斯振荡器的电路原理图中找到U任何频率分量180°，即相移量。同时，反相器可以看作是输入输出之间的一个buffer，因此，通过调整反相器的输出特性，更容易获得1loop gain。
到这里有人会问了，问题的关键在于电路中的其他部件。
首先，对于电路中的晶体振动，石英晶体本身具有压电效应。石英晶体经过适当处理后，可获得压电谐振器，即常见的石英晶体谐振器（以下简称QCR）。对QCR通过分析物理特征，可以发现QCR以下理想的电路模型几乎完美地表示了压电谐振过程。
在右图的电路模型中，L1-C1-R1组成了一个RLC串联谐振电路，加上一个实际上很小的C0，整个QCR电路模型有两个很接近的谐振点。QCR与电路中的反相器并联，充当一个功能。当整个振荡电路上电时，可视为反相器输出端打入阶跃信号，QCR挑出阶跃中谐振点频率的信号，其掉其他无用的信号。当环路增益为1时，整个电路趋于稳态平衡。
模电的知识告诉我们，在QCR // inverter皮尔斯振荡器在理想的振荡电路中有两个网络(选频 放大)。振荡器中荡器中R1和C1//C没有卵用啊。而且慢，这个R1和C1//C2.这是电路中最美妙的地方。
图中引进R为了方便理解反相器loop voltage gain
除反相结构本身提供的-180外，右侧的运放电路°相移外，R-C该组合还提供了额外的相位延迟。更奇妙的是，在适当设计的情况下，电路组合可以根据实际电路中各部件的误差自动调整相移大小和反相结构(当然谐振频率会有一点变化)，从而保证整个电路loop相移满足条件1。这个自动调整的过程占据了很大的空间，在这里跳过了。
在上图中，还有一个非常巧妙的地方，那就是R1.并联在反相器的输入输出端。这个小电阻和反相器构成了一个反馈通路，使人们能够在这样一个逻辑门电路上使用各种模拟电路的分析设计方法，如通过反馈提高反相器的线性。在设计考虑现实电路中反相器的非理想特性的同时，也能使电路图简洁易懂。
实际的MCU振荡电路Isolated” Pierce-Gate Oscillator，要考虑的因素比这个理论模型复杂得多，但基本原理是一样的。通过下一级振荡电路输出的波形（Clock Generator）整形调整后，得到形状稳定的矩形信号并输出到，作用于整个MCU同步逻辑。
*原文地址：
https://www.zhihu.com/question/30930577/answer/55822425
来源:知乎，文字:疯狂蔬菜
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