为什么无源晶体输入波形幅值比输出波形小？

无源晶振本身不会主动输出波形，需要与芯片内部或外部的振荡电路配合使用。当石英晶体谐振器接入振荡电路并正常起振后，X_in和X_out两个引脚可以测到交流波形。但两端波形的形态和幅值不一定一样，也不一定是理想的正弦波。

以常见的皮尔斯振荡电路为例，芯片内部的反相放大器提供增益，晶体和负载电容提供选频和反馈，使电路最终稳定在晶体的标称频率附近。在该电路中，连接放大器输出的一端为驱动端，对应芯片的X_out引脚。连接放大器输入的一端为反馈端，对应芯片的X_in引脚：

两端的波形有什么不同？

X_in为放大器的输入端，也是信号经过晶体和负载电容的反馈节点。晶体选频特性会抑制偏离谐振频率的部分。

X_out为放大器的输出端，信号由放大器直接驱动，所以电压摆幅通常较大。受放大器非线性和限幅特性的影响，X_out的波形可能更接近方波，或者失真较大的正弦波。

所以，X_in的波形更接近于正弦波，幅值通常低于X_out。由于不同芯片的内部振荡器结构、负载电容、晶体参数、PCB寄生电容不同，实际波形和幅值都会有差异。

输入幅值较小是否属于异常情况？

如果一端的波形幅值很小，也不一定是晶体损坏。我们需要检查振荡器是否已经起振、频率是否正确、系统是否正常运行。

常见的排查方式如下：

晶体频率、负载电容和芯片是否匹配；

串联限流电阻是否过大，导致起振裕量不足；

晶体驱动功率是否符合要求；

PCB布局是否合理；

示波器的探头是否带来了过大的附加电容。

测量晶振波形时，示波器通常测的是X_in和X_out相对地的电压，而不是晶体两端真实的差分电压。建议使用低电容x10探头，或有源探头，并采用短接地线或弹簧接地，避免探头改变振荡回路的负载条件。