Kellooskillaattorit ovat elektronisia piirejä, joita käytetään tiettyjen tapahtumien ajastamiseen. Niitä voidaan käyttää nopeuden säätämiseen, jolla kellon toinen käsi tikittää. Nämä laitteet voidaan valmistaa useista materiaaleista, vaikka yleisin ja tarkin materiaali on kvartsikide. Nämä laitteet käyttävät elektronista ärsykettä luomaan mekaanisen liikkeen.
Sähkövirran käyttäminen kello -oskillaattorissa saa sen värähtelemään tai värähtelemään sen luonnollisella taajuudella. Näissä piireissä yleisesti käytettyjen materiaalien luonnollinen taajuus on kapea ja vakaa. Jäykkä värähtelytaajuus tarkoittaa, että insinöörit voivat käyttää taajuuden numeerista tietoa määrittäessään kello -oskillaattorien ajoitusta. Taajuudella voidaan merkitä sekunteja tai muita ajan yksiköitä yksinkertaisella matemaattisella kaavalla ja laitteen tunnetulla taajuudella. Tietokoneet, radiolähettimet ja radiovastaanottimet ohjaavat ajoitusta kello -oskillaattoreilla.
Aika voidaan mitata kello -oskillaattoreilla. Oskillaattorin materiaali, joko kvartsi, keraaminen tai muu vakaa materiaali, värähtelee ennustettavissa olevalla nopeudella, kun siihen kohdistetaan sähköärsykettä. Oskillaattorin luonnollinen taajuus voi muuttua materiaalin muodon, koon ja leikkauksen mukaan, mikä tarkoittaa, että oskillaattori on testattava ja kalibroitava ennen käyttöä. Useimmat kelloissa käytettävät kello -oskillaattorit on muotoiltu virityshaarukoiksi.
Kvartskide on yleisin kello -oskillaattoreissa käytettävä laite, koska sen luonnollinen taajuus on erittäin tarkka. Kvartskide ei myöskään ole erityisen reaktiivinen kemikaaleille, joten kiteen rakenteessa tapahtuu hyvin vähän muutoksia ajan myötä, mikä tekee kvartsikiteiden oskillaattoreista tarkkoja useiden vuosien ajan. Vaikka lämpötila ja paine voivat vaikuttaa sen vastaanottamaan signaalialueeseen, sopeutuminen kiteeseen ja sen piiriin voi vähentää näiden ulkoisten muutosten vaikutuksia.
Curie -veljekset löysivät ensimmäisen kerran kello -oskillaattoreissa käytetyn periaatteen vuonna 1880. Sitä kutsutaan pietsosähköiseksi efektiksi, sähkön muuntamiseksi mekaaniseksi liikeksi tai päinvastoin – käänteiseksi pietsosähköiseksi vaikutukseksi. Tämä menetelmä liikkeen luomiseksi oli paljon vakaampi kuin vanhemmat mallit, jotka perustuivat pelkästään mekaniikkaan. Yksi ensimmäisistä aloista, jotka omaksuivat pietsosähköisen vaikutuksen käsitteen, oli kelloteollisuus, joka siirtyi käämitystä vaativista mekaanisista kelloista kristallikellooskillaattoreihin, jotka pitivät aikaa hyvin vähän.