Oscilatorii de ceas sunt circuite electronice care sunt folosite pentru a cronometra anumite evenimente. Ele pot fi folosite pentru a controla viteza cu care bifata a doua a unui ceas. Aceste dispozitive pot fi realizate dintr-un număr de materiale, deși cel mai comun și mai precis material este cristalul de cuarț. Aceste dispozitive folosesc un stimul electronic pentru a crea o mișcare mecanică.
Aplicarea unui curent electric unui oscilator de ceas face ca acesta să vibreze sau să oscileze la frecvența sa naturală. Frecvența naturală a materialelor utilizate în mod obișnuit în aceste circuite este una îngustă și stabilă. Frecvența rigidă de oscilație înseamnă că inginerii pot folosi informațiile numerice despre acea frecvență atunci când determină sincronizarea oscilatoarelor de ceas. Frecvența poate fi folosită pentru a marca secundele sau alte unități de timp folosind o formulă matematică simplă și frecvența cunoscută a dispozitivului. Calculatoarele, transmițătoarele radio și receptoarele radio folosesc oscilatoare de ceas pentru a controla sincronizarea.
Timpul poate fi măsurat folosind oscilatoare de ceas. Materialul oscilatorului, indiferent dacă este cuarț, ceramică sau alt material stabil, oscilează cu o rată previzibilă atunci când i se aplică un stimul electric. Frecvența naturală a oscilatorului se poate modifica în funcție de forma, dimensiunea și tăierea materialului, ceea ce înseamnă că oscilatorul trebuie testat și calibrat înainte de utilizare. Majoritatea oscilatoarelor de ceas utilizate la ceasuri au forma unor diapazon.
Cristalul de cuarț este cel mai comun dispozitiv folosit la oscilatoarele de ceas deoarece are o frecvență naturală foarte precisă. De asemenea, cristalul de cuarț nu este deosebit de reactiv la substanțele chimice, așa că foarte puține schimbări în structura cristalului au loc în timp, ceea ce face ca oscilatorii cu cristal de cuarț să fie precisi pentru un număr mare de ani. Deși temperatura și presiunea pot afecta gama de semnale pe care le va capta, adaptările la cristal și la circuitul său pot diminua efectele acestor schimbări externe.
Principiul folosit în oscilatoarele de ceas a fost descoperit pentru prima dată de frații Curie în 1880. Denumit efect piezoelectric, conversia electricității în mișcare mecanică sau opusul — efectul piezoelectric invers. Această metodă de generare a mișcării a fost mult mai stabilă decât modelele mai vechi, care se bazau exclusiv pe mecanică. Una dintre primele industrii care a îmbrățișat conceptul de efect piezoelectric a fost industria ceasurilor, care a trecut de la ceasurile mecanice care necesitau bobinare la oscilatoare cu ceas de cristal care păstrau timpul cu foarte puțină degradare.