S rozvojom rádiotechniky sa stupňovali požiadavky na stabilitu používaných oscilátorov. Túto požiadavku je možné realizovať použitím napr. kryštálového výbrusu z kremeňa. Kryštálový výbrus má funkciu riadiaceho prvku, určujúceho frekvenciu kmitov oscilátora. Výbrus je mechanická sústava so svojou mechanickou rezonančnou frekvenciou. Prevod mechanických kmitov na elektrické umožňuje piezoelektrický jav. Tento jav objavil v roku 1880 fyzik P. Curie. Piezoelektrický jav sa vyskytuje vo viacerých látkach, no najvýraznejší je v kremeni, turmalíne, titaničitanoch a fosforečnanoch. Tieto látky kryštalizujú v tvare šesťbokých hranolov zakončených ihlanmi ako je to znázornené na obrázku vpravo ( nie sú tu však zobrazené všetky možné rezy ). Z kryštálu sa režú tenké platničky, ktoré sa vybrúsia na potrebné rozmery. Od spôsobu a smeru rezu závisia elektrické a mechanické vlastnosti kryštálu. Označujú sa dvojpísmenným kódom, napr. AT, BT, MT atď. Na ich bočné steny sa naparia kontaktové plôšky zo striebra ( niekedy aj zlata ), ktorými sa prichytávajú do držiakov. Takto vyhotovený kryštálový rezonátor sa umiestňuje do skleneného alebo kovového puzdra, v ktorom je vákuum.

1. Po privedení napätia na vývody kryštálu dochádza k mechanickým deformáciám, ohybu platničky.
2. Pri mechanickom ohybe platničky vznikajú na prívodoch elektrické náboje, ktoré majú opačnú polaritu. Vzniká malé elektromechanické napätie medzi prívodmi kryštálu.
3. Kryštál ako mechanická sústava má svoju vlastnú mechanickú rezonančnú frekvenciu.

    Z týchto vlastností vyplýva, že ak privedieme na prívody kryštálu striedavý elektrický signál, ten spôsobí premenlivé deformácie platničky kryštálového rezonátora. Pri deformáciách zasa naopak, kryštálový rezonátor vytvára na svojich prívodoch premenlivé napätie, ktorým sa udržiavajú elektrické kmity v obvode oscilátora. Amplitúda kmitov mechanických, ale aj elektrických bude maximálna a teda bude mať minimálne tlmenie, ak frekvencia elektrických kmitov sa bude rovnať mechanickej rezonančnej frekvencii kryštálu.

    Pre potreby určenia frekvencie vytváraných elektrických kmitov, ako aj iných elektrotechnických výpočtov je potrebné nahradiť kryštálový rezonátor, ako mechanickú sústavu, elektrickým obvodom vystihujúcim vlastnosti daného rezonátora v okolí rezonančného kmitočtu. Táto náhrada je znázornená na nasledujúcom obrázku.

           

    Ako z obrázku vidno, náhradný obvod sa skladá zo sériovej kombinácie kondenzátora C , cievky L a rezistora R a z paralelne pripojeného kondenzátora C₀. Kondenzátor C₀ je statická kapacita prívodných elektród spolu s držiakom. Ostatné obvodové prvky predstavujú dynamické veličiny. Ako je zjavné z náhradnej elektrickej schémy, kryštál predstavuje akýsi seriovo-paralelný rezonančný obvod, ktorý má určitú svoju amplitúdovo-frekvenčnú charakteristiku. Tá je znázornená na obrázku vyššie.
    Ako z tejto charakteristiky vidno, impedancia kryštálu sa zmenou frekvencie privádzaných kmitov mení a má dva inflexné body a to pri frekvencii f_s ( určuje sériový rezonančný kmitočet kryštálu ) a frekvencii f_p ( určuje paralelný rezonančný kmitočet kryštálu ). Tieto frekvencie vieme určiť z nasledujúcich vzťahov :

       

Keďže kapacita kondenzátora C₀ je omnoho väčšia ako kapacita kondenzátora C, paralelný rezonančný kmitočet je tesne nad sériovým rezonančným kmitočtom. Vzhľadom na to, že kondenzátor C₀ predstavuje kapacitu prívodov, držiaka a kovového krytu kryštálu, je dosť nestabilný a jeho kapacita sa mení vplyvom teploty, vlhkosti a mechanických otrasov. Spolu so zmenami tejto kapacity sa mení aj paralelný rezonančný kmitočet kryštálu. V praxi sa zvykne paralelne ku kryštálu pripájať vonkajší kondenzátor s kapacitou podstatne väčšou ako je kapacita kondenzátora C₀ na zmenšenie nežiadúcich zmien paralelného rezonančného kmitočtu kryštálu.

Kryštál môže byť v obvode oscilátora zapojený na mieste tradičného rezonančného obvodu. Najčastejšie zapojenie kryštálom riadeného oscilátora je na nasledujúcom obrázku vpravo. Ide o trojbodový oscilátor ( Clappov ) nazývaný Piercov oscilátor. Súčiastka zapojená medzi emitor tranzistora T a stred kapacitného deliča C1, C2 , označená RZ, slúži na zamedzenie rozkmitania oscilátora na parazitnom kmitočte, vyššom ako je vlastná rezonančná frekvencia kryštálu. Môže byť realizovaná rezistorom, cievkou alebo aj sériovým rezonančným obvodom. Pri použití rezonančného obvodu sa oscilátor nazýva Tritet.