石英晶体在外加电压作用下会产生压电效应，晶体随之产生机械振动；当外加电压的频率与晶体固有振荡频率相同时，晶体的机械振幅最大，产生的交变电场也最大，形成压电谐振。由石英晶体的电抗频率特性可知，它有两个相当接近的谐振频率，即串联谐振频率与并联谐振频率：处于串联谐振时电抗最小，处于并联谐振时电抗最大；工作在这两个频率之间时晶体呈电感性，偏离这两个频率之外时晶体呈容性。

图 A 是工作于串联谐振状态的 TTL 门电路振荡器。当电路频率为串联谐振频率时，晶体的等效电抗接近零（发生串联谐振），串联谐振频率的信号最容易通过 N1、N2 闭环回路，该频率信号经两级反相后形成反馈振荡，晶体同时承担选频作用。也就是说，工作于串联谐振状态的振荡电路，其频率取决于晶体本身的频率参数。

图 B 是工作于并联谐振状态的 CMOS 门电路振荡器。晶体等效为一个电感（工作在串联谐振频率与并联谐振频率之间时晶体呈电感性），与外接电容构成三点式 LC 振荡器，通过外接电容可对频率作微调。电阻 R 接在反相器 N3 的输入与输出端之间，作用是把 N3 偏置在线性放大区，使其构成放大器。从晶体 X 的两端看 C1、C2（图 B），它们通过 GND 串联成一个电容，该串联电容 Cx 可由公式 Cx=C1C2/(C1+C2) 求出；X 与串联电容构成一个并联共振电路（为便于说明，这里将晶体简单等效为电感性）。从电容一分为二的电路形态上看，晶体和电容 C1、C2 还构成一个 π 型选频网络反馈通道（也称 π 型谐振电路，见图 B2、B3）。N3 放大器输出端的信号通过 X、C1、C2 构成的 π 型谐振电路返回 N3 的输入端，形成反馈振荡；由此可见其振荡频率由 π 型谐振电路决定（当然主要还是由晶体决定）。由于 N3 的输出端连接着由 X、C1、C2 构成的 π 型谐振电路，且输出信号近似于正弦波，为防止负载电路对振荡电路的干扰并提高带载能力，N3 的输出信号需再经 N4 缓冲、放大整形后送到负载。

在晶体 X 与串联电容 Cx 构成的并联共振电路中，Cx 的损耗电阻较大时电路的 Q 值必然下降，同时会使晶体特性恶化。引起 Cx 损耗电阻增大的因素来自多方面，其中电阻 R 的作用较大：通常在能提供足够激励的前提下，尽可能增大 R 的阻值，或在 N3 输出端与选频网络之间（即 BC 之间）串入一只电阻，从 C2 看阻抗也随之加大，一般 R 的取值为 1MΩ～30MΩ。另外，C1、C2 之间的连接也需注意，连接线应粗而短，这样既可减少损耗，又能防止混入干扰源干扰振荡器的正常工作。

晶体外壳所标注的频率，既不是串联谐振频率也不是并联谐振频率，而是在外接负载电容时测定的频率，其数值介于串联谐振频率与并联谐振频率之间。因此在应用晶体时，负载电容 Cx 的值直接由厂家提供，无需自行计算。在要求不高的实际应用中，为设计方便一般可将负载电容 Cx 分拆为 1∶1，即取 C1=C2；在要求较高的情况下，这种简化显然不够合理：C1 应减去门电路的输入平均电容和各项因素产生的离散电容（估算值），C2 同样应减去各项因素产生的离散电容（估算值）。由于元件存在离散性且估算有偏差，频率仍不会很准确，可适当减小 C1 或 C2 的值，再并联一只微调电容加以调整。要得到较精确的频率，除选用损耗小、特性好的电容外，PCB 布板和各元件的温度系数也很重要。