晶振作为关键元器件之一，其工作原理及单片机晶振脚的运作机制值得深入解析。
晶振电路的稳定运行离不开两个关键电容的协助，它们处于10-30pF的范围内，这个值会根据不同的晶振频率和单片机类型而有所变化。这些电容的作用是促进晶振的起振过程。若移除这两个电容，晶振将无法启动，失去频率输出，导致单片机无法正常工作。
虽然存在某些案例中使用了串联或并联电阻，但在正常情况下，这并不是必需的操作。官方示例中也没有采用这种方式。
在8051系列单片机中，XTAL1和XTAL2这两个引脚被专门用于连接“晶振”（晶体谐振器）。从原理上讲，这两个引脚与单片机内部的反相器相连，共同构成一个皮尔斯振荡器。这个振荡器的内部结构相当简单，主要由一个反相器和一个电阻组成，非常适合于数字IC的设计与制造。
具体而言，XTAL1和XTAL2分别充当反相器的输入和输出角色。在NMOS反相器中，采用的是E-D结构的电路（一个增强型MOS用于提供逻辑功能，一个耗尽型MOS用于提供上拉功能）。在某些模拟应用场景下，直接从XTAL1提供外部时钟可能产生不期望的副作用。将XTAL1接地，并通过XTAL2驱动内部电路是一种更合适的选择。
对于CMOS反相器而言，它可以接入振荡电路，并允许使用更大的反馈电阻来直接驱动XTAL1。它不允许其他驱动源连接到XTAL2，因此外部时钟信号应通过XTAL1提供。
在某个电路设计中，输出端串接了一个22K的电阻，而在输出端与输入端之间连接了一个10M的电阻。这是因为晶振连接的芯片端内部实际上是一个线性运算放大器，它将输入进行反向180度输出。晶振处的负载电容和电阻共同构成网络，提供额外的180度相移，使整个环路的相移达到360度，满足振荡的相位条件。闭环增益需大于等于1，晶体方能正常工作。
就晶振输入输出连接的电阻而言，其作用在于产生负反馈，确保放大器在高增益的线性区域内工作。这些电阻的值通常在兆欧级别。输出端的电阻与负载电容共同构成网络，提供180度的相移。它们还起到限流的作用，防止反相器输出对晶振造成过驱动，从而保护晶振不受损坏。