Un oscilator de cuarț este un circuit electronic care generează un semnal la o frecvență determinată de un cristal de cuarț format din siliciu și oxigen. Proprietatea piezoelectrică a cuarțului îl face un rezonator foarte bun de la zeci de Kiloherți (KHz) la sute de Megaherți (MHz). Un oscilator cu cristal de cuarț este de obicei proiectat să funcționeze doar la o singură frecvență precisă. Acești oscilatori sunt utilizați pentru a crea frecvențe stabile în telefoanele mobile, receptorii Global Positioning System (GPS) și radiourile bidirecționale. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru cronometrarea precisă în ceasuri, computere și alte echipamente electronice.
Un cristal din material piezoelectric, cum ar fi cuarțul, își poate schimba ușor forma atunci când se aplică o tensiune unui electrod de pe cristal. Odată ce tensiunea este îndepărtată, cristalul poate reveni la forma sa inițială și poate genera o tensiune în timp ce face acest lucru. Descoperită în 1880 și numită piezoelectricitate, această proprietate este esențială pentru funcționarea unui oscilator. Au fost efectuate experimente cu diferite materiale cristaline de-a lungul timpului, iar primul oscilator cu cuarț a fost asamblat la sfârșitul anilor 1910. Începând cu anii 1920, oscilatoarele cu cristal de cuarț au fost utilizate frecvent în ceasuri, precum și în echipamentele radio pentru amatori, comerciale și militare.
Când un oscilator cu cuarț este pornit pentru prima dată, circuitul introduce un semnal de zgomot aleatoriu în cristal. O parte din acest zgomot va fi întotdeauna la frecvența de rezonanță a cristalului, ceea ce face ca cristalul să oscileze. Tensiunea produsă de cristal pe măsură ce își schimbă forma este amplificată de circuitul oscilator cu cuarț și alimentată înapoi la rezonatorul de cristal. Pe măsură ce acest proces se repetă, semnalele din banda de frecvență limitată a cristalului vor deveni mai puternice, în timp ce alte frecvențe vor fi filtrate. Odată ce această perioadă de „încălzire” este completă, oscilatorul va funcționa exact la frecvența proiectată.
Forma, dimensiunea și tăietura unui cristal de cuarț determină cât de repede se extinde și se contractă. Un oscilator cu cuarț poate funcționa la această rată, numită frecvența sa de rezonanță. De asemenea, poate funcționa la o frecvență de ton, care este un multiplu al frecvenței de rezonanță. În timp ce cristalele de cuarț apar în mod natural în mediul înconjurător, un număr foarte mare este fabricat pentru a crește randamentul și furnizarea de cristale utilizabile fizic.
Frecvența de ieșire a unui oscilator cu cuarț poate fi afectată de o varietate de factori externi, inclusiv temperatura și chiar accelerația bruscă. Radiația va afecta, de asemenea, frecvența, fie că este de la razele cosmice dintr-o navă spațială, razele X sau un puls de radiații ionizante. Unii dintre acești factori pot fi compensați cu circuite suplimentare care monitorizează condițiile și ajustează în consecință ieșirea oscilatorului. Unele oscilatoare de cuarț includ un cuptor controlat cu precizie, cu cristalul în interior pentru a compensa schimbările de temperatură. Cristalele de cuarț pot fi, de asemenea, „măturate” sau întărite împotriva radiațiilor prin coacerea lor într-o atmosferă și un câmp electric specializat.