大多数现代数字和模拟电子设备都需要时基来执行其预期的功能。从手机到智能，石英晶体振荡器广泛应用于许多嵌入式应用中。石英谐振器的高Q值，出色的温度性能以及出色的长期老​​化性能使其成为许多应用的理想选择。离散LC振荡器的频率与温度性能的关系为每°C几百分之几（ppm），而在整个工业温度范围内，晶体振荡器（XO）的精度约为±30 ppm（–40至+ 85°C）。尽管优于分立振荡器，但这种温度稳定性对于许多现代应用而言仍远远不够。

　　温度补偿晶体振荡器（TCXO）使用开环补偿电路来产生校正电压，以降低晶体固有频率与温度的关系。TCXO中使用的晶体具有随温度变化的频率特性，近似于三阶多项式。

　　温度补偿晶体振荡器（TCXO）的早期设计采用热敏电阻和电阻器网络来产生校正电压。通过使用具有不同斜率的热敏电阻并适当选择固定值电阻器，可以使校正电压的形状因数与晶体的频率与温度性能相匹配。校正电压被施加到温度补偿晶体振荡器（TCXO）的反馈路径中的变容二极管。

       反馈路径中电容的这种变化会改变振荡器的调谐，从而改变输出频率并对温度影响进行补偿。热敏电阻/电阻网络TCXO在整个工业温度范围内可实现约±1 ppm的频率相对温度稳定性；但是，由于使用分立的热敏电阻和电阻的性质，它们的曲线拟合能力受到限制。

　　热敏电阻/电阻网络TCXO仍然存在于特殊环境中，包括卫星和其他空间应用，在这些应用中，现代固态设备没有辐射硬度可以生存。如今制造的大多数温度补偿晶体振荡器（TCXO）都使用ASIC，该ASIC包含振荡器电路和三阶或五阶多项式电压发生器。

       多项式生成器是模拟输出电压，但也具有用于设置多项式系数的数字寄存器。最新一代的TCXO ASIC可以在工业温度范围内提供±0.1 ppm的温度性能。与传统的热敏电阻网络TCXO相比，这是10倍的改进，并且还具有占用面积小得多（5 mm×3.2 mm）的优点。

　　一些高精度应用要求频率相对于温度的稳定性优于±0.1 ppm。为了满足这些具有挑战性的规范，采用了不同的方法。烤箱控制的晶体振荡器（OCXO）使用加热器电路和热绝缘来将晶体保持在升高的温度下（比工作温度上限高出约15°C）。通过控制晶体的温度并使之保持恒定，可以大大降低由于环境温度变化引起的频率偏差。OCXO可以实现±0.005 ppm的频率相对温度稳定性。这种改进的性能是以更大的占地面积和增加的功耗为代价的。

       温度补偿晶体振荡器（TCXO）的性能极限为±0.1 ppm，这是由于多种因素引起的。首先，谐振器并不完美。它们的频率与温度稳定性近似为一个三阶多项式。但是，存在更高阶的效果。其次，多项式生成器是非理想的，会引起一些更高阶的伪像，给用户留下的残差为±0.1 ppm。最近已经证明了一种使用人工神经网络（ANN）创建校正电压的新方法。

       人工神经网络的优势在于，神经网络没有像三阶多项式那样固有地受到形状限制。如果有足够的数据提供给ANN，它可以“学习”晶体的温度性能形状并对其进行校正。事实证明，这种新方法可在工业范围内提供±0.01 ppm的频率相对温度稳定性。ANN算法可以在更小的占位面积上实现OCXO温度性能，

　　过去70年来，石英晶体时基的发展已使频率相对于温度的稳定性提高了数千倍。随着我们对更小尺寸，功耗更低的更稳定振荡器的需求不断增长，开发更好的补偿方案至关重要。人工神经网络展示了一种很有潜力的技术。它具有适应和改变形状因数的能力，非常适合复杂的补偿问题。