En kvartsoscillator är en elektronisk krets som genererar en signal med en frekvens som bestäms av en kvartskristall bildad av kisel och syre. Den piezoelektriska egenskapen hos kvarts gör den till en mycket bra resonator från tiotals Kilohertz (KHz) till hundratals Megahertz (MHz). En kvartskristalloscillator är typiskt utformad för att endast arbeta med en enda exakt frekvens. Dessa oscillatorer används för att skapa stabila frekvenser i mobiltelefoner, GPS-mottagare (Global Positioning System) och tvåvägsradio. De används också för exakt tidtagning i klockor, datorer och annan elektronisk utrustning.
En kristall av piezoelektriskt material som kvarts kan ändra form något när en spänning appliceras på en elektrod på kristallen. När den spänningen har tagits bort kan kristallen återgå till sin ursprungliga form och generera en spänning när den gör det. Upptäcktes 1880 och kallas piezoelektricitet, denna egenskap är avgörande för driften av en oscillator. Experiment utfördes med olika kristallmaterial över tiden och den första kvartsoscillatorn monterades i slutet av 1910-talet. Sedan 1920-talet har kvartskristalloscillatorer använts ofta i klockor samt amatör-, kommersiell och militär radioutrustning.
När en kvartsoscillator först sätts på, introducerar kretsen en slumpmässig brussignal till kristallen. En del av det bruset kommer alltid att vara vid kristallens resonansfrekvens, vilket får kristallen att svänga. Spänningen som produceras av kristallen när den ändrar form förstärks av kvartsoscillatorkretsen och matas tillbaka till kristallresonatorn. När denna process upprepas kommer signalerna inom kristallens begränsade frekvensband att bli starkare medan andra frekvenser kommer att filtreras bort. När denna ”uppvärmningsperiod” är klar, kommer oscillatorn att arbeta exakt på sin designade frekvens.
Formen, storleken och skärningen av en kvartskristall avgör hur snabbt den expanderar och drar ihop sig. En kvartsoscillator kan arbeta med denna hastighet, som kallas dess resonansfrekvens. Den kan också arbeta med en övertonsfrekvens, som är en multipel av resonansfrekvensen. Medan kvartskristaller förekommer naturligt i miljön tillverkas ett mycket stort antal för att öka utbytet och tillgången på fysiskt användbara kristaller.
Frekvensen från en kvartsoscillator kan påverkas av en mängd olika yttre faktorer, inklusive temperatur och till och med plötslig acceleration. Strålning kommer också att påverka frekvensen, vare sig det är från kosmisk strålning i en rymdfarkost, röntgenstrålar eller en puls av joniserande strålning. En del av dessa faktorer kan kompenseras för med extra kretsar som övervakar förhållandena och justerar oscillatorutgången därefter. Vissa kvartsoscillatorer inkluderar en exakt kontrollerad ugn med kristallen inuti för att kompensera för temperaturförändringar. Kvartskristaller kan också ”sopas” eller härdas mot strålning genom att baka dem i en specialiserad atmosfär och elektriskt fält.