在无源晶振（石英晶体谐振器）电路应用中，我们期望获得稳定且精准的时钟信号，这取决于晶振的实际输出频率需要靠近中心频率。一般情况下，时钟信号的精准度及稳定度则主要由无源晶振本身精度及合适的外接电容所决定。

在做电路设计的时候，很多工程师不知道无源晶振的负载电容如何计算。在设计的时候，很多人都凭借的经验选择外接电容18PF、20PF或者22PF。这样的话，可能出现的问题是，无源晶振因没有在最佳外接电容的匹配之下工作，实际输出频率出现频偏问题。

无源晶振工作及应用原理分析如下：

无源晶振的两个引脚与芯片内部的反相器相连接，再结合外部的匹配电容CL1、CL2、R1、R2，组成一个皮尔斯振荡器（Pierce oscillator）。

U1为增益很大的反相放大器，CL1、CL2为匹配电容，是电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反馈以保证电路持续振荡，它们会稍微影响振荡频率，主要用与微调频率和波形，并影响幅度。 X1是无源晶振，相当于三点式里面的电感，R1是反馈电阻（一般≥1MΩ），它使反相器在振荡初始时处于线性工作区，R2与匹配电容组成网络，提供180度相移，同时起到限制振荡幅度，防止反向器输出对无源晶振过驱动（over drive）将其损坏。

这里涉及到无源晶振的一个非常重要的参数，即负载电容CL（Load capacitance），它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容（不是晶振外接的匹配电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。

负载电容的公式如下所示：

CL=CS+(CD×CG)/(CD+CG )

其中，CS为无源晶振两个管脚间的寄生电容（Shunt Capacitance）；CD表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2，即CD=CPCB+CO+CL2；CG表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1，即CG=CPCB+CI+CL1。一般CS为1pF左右，CI与CO一般为几个pF，具体可参考芯片或晶振的数据手册（这里假设CS=0.8pF，CI=CO=5pF，CPCB=4pF）。比如规格书上的负载电容值为18pF，则CD=CG=34.4pF，计算出来的匹配电容值CL1=CL2=25pF。

我们描述频偏的时候一般是以ppm作为单位来描述的，ppm是百万分之一的意思,也就是10^-6。假如我们有一颗标称频率为12MHz的晶振，但是我们测试到的却是11.99998MHZ。那么Foffset=12-11.99998=0.00002MHZ。

ppm=(0.00002/12)*10^6=1.67