Кварцевый осциллятор — это устройство, используемое для преобразования электрической энергии в механическую энергию или получения ее из нее. В большинстве случаев эти генераторы подвергаются воздействию электрического импульса, который заставляет их колебаться с определенной частотой. Частота каждого кристалла остается стабильной при различных температурах и давлениях, а также в присутствии множества различных материалов и химикатов, что делает его идеальным для операций, требующих точной синхронизации во многих обстоятельствах. Эти устройства широко используются в часах и электронике из-за их точности и долговечности.
Свойства кварцевого генератора были впервые обнаружены в 1880 году Пьером и Жаком Кюри. Эти два ученых обнаружили, что кристаллы кварца производят электрический заряд, когда их деформируют, и меняют свою физическую форму, когда подвергается электрическому заряду, свойство, которое они назвали пьезоэлектрическим эффектом. Эксперименты с этими кристаллами показали, что они колеблются с определенной частотой, когда через них пропускают электрический ток».
Одним из основных компонентов кварцевого генератора является сам кварц. В качестве осцилляторов можно использовать множество различных типов кристаллов, но наиболее часто используемой разновидностью является кварц, который часто выращивают в контролируемых условиях, а затем разрезают и используют в качестве осциллятора. Кристалл разрезают на тонкие ломтики или форму камертона, а затем помещают между двумя токопроводящими металлическими пластинами. Когда через устройство проходит ток, кристалл начинает расширяться и сжиматься или колебаться с определенной частотой. Усилитель, подключенный к кварцевому генератору, увеличивает выходную мощность устройства, которую затем можно использовать для измерения времени механических или электрических процессов.
Стабильность частоты кварцевого генератора делает его идеальным для использования в часах и электронике. Кристалл кварца использовался для контроля времени часов вскоре после открытия пьезоэлектрического эффекта. Часы с такими осцилляторами известны своей способностью выдерживать перепады температуры и давления и сохранять точность в течение длительного периода времени.
В электронике кварцевые генераторы часто используются в компьютерах, сотовых телефонах и радиоприемниках. Кристаллы полезны в этих устройствах из-за точности их колебаний, что позволяет использовать кристалл для фильтрации нежелательных частот. Кварцевый генератор также расширяется и сжимается в основном по одной оси, что придает устройству низкий фазовый сдвиг. Эти два качества дают ему возможность точно рассчитывать время процесса и поддерживать сильный сигнал, что делает его идеальным для использования в электронике.