大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)字和模擬電子設(shè)備都需要時(shí)基來執(zhí)行其預(yù)期的功能。從手機(jī)到智能，石英晶體振蕩器廣泛應(yīng)用于許多嵌入式應(yīng)用中。石英諧振器的高Q值，出色的溫度性能以及出色的長(zhǎng)期老??化性能使其成為許多應(yīng)用的理想選擇。離散LC振蕩器的頻率與溫度性能的關(guān)系為每°C幾百分之幾（ppm），而在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)，晶體振蕩器（XO）的精度約為±30 ppm（–40至+ 85°C）。盡管優(yōu)于分立振蕩器，但這種溫度穩(wěn)定性對(duì)于許多現(xiàn)代應(yīng)用而言仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）使用開環(huán)補(bǔ)償電路來產(chǎn)生校正電壓，以降低晶體固有頻率與溫度的關(guān)系。TCXO中使用的晶體具有隨溫度變化的頻率特性，近似于三階多項(xiàng)式。
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）的早期設(shè)計(jì)采用熱敏電阻和電阻器網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生校正電壓。通過使用具有不同斜率的熱敏電阻并適當(dāng)選擇固定值電阻器，可以使校正電壓的形狀因數(shù)與晶體的頻率與溫度性能相匹配。校正電壓被施加到溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）的反饋路徑中的變?nèi)荻O管。
反饋路徑中電容的這種變化會(huì)改變振蕩器的調(diào)諧，從而改變輸出頻率并對(duì)溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償。熱敏電阻/電阻網(wǎng)絡(luò)TCXO在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)約±1 ppm的頻率相對(duì)溫度穩(wěn)定性；但是，由于使用分立的熱敏電阻和電阻的性質(zhì)，它們的曲線擬合能力受到限制。
熱敏電阻/電阻網(wǎng)絡(luò)TCXO仍然存在于特殊環(huán)境中，包括衛(wèi)星和其他空間應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，現(xiàn)代固態(tài)設(shè)備沒有輻射硬度可以生存。如今制造的大多數(shù)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）都使用ASIC，該ASIC包含振蕩器電路和三階或五階多項(xiàng)式電壓發(fā)生器。
多項(xiàng)式生成器是模擬輸出電壓，但也具有用于設(shè)置多項(xiàng)式系數(shù)的數(shù)字寄存器。最新一代的TCXO ASIC可以在工業(yè)溫度范圍內(nèi)提供±0.1 ppm的溫度性能。與傳統(tǒng)的熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)TCXO相比，這是10倍的改進(jìn)，并且還具有占用面積小得多（5 mm×3.2 mm）的優(yōu)點(diǎn)。
一些高精度應(yīng)用要求頻率相對(duì)于溫度的穩(wěn)定性優(yōu)于±0.1 ppm。為了滿足這些具有挑戰(zhàn)性的規(guī)范，采用了不同的方法?？鞠淇刂频木w振蕩器（OCXO）使用加熱器電路和熱絕緣來將晶體保持在升高的溫度下（比工作溫度上限高出約15°C）。通過控制晶體的溫度并使之保持恒定，可以大大降低由于環(huán)境溫度變化引起的頻率偏差。OCXO可以實(shí)現(xiàn)±0.005 ppm的頻率相對(duì)溫度穩(wěn)定性。這種改進(jìn)的性能是以更大的占地面積和增加的功耗為代價(jià)的。
溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）的性能極限為±0.1 ppm，這是由于多種因素引起的。首先，諧振器并不完美。它們的頻率與溫度穩(wěn)定性近似為一個(gè)三階多項(xiàng)式。但是，存在更高階的效果。其次，多項(xiàng)式生成器是非理想的，會(huì)引起一些更高階的偽像，給用戶留下的殘差為±0.1 ppm。最近已經(jīng)證明了一種使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）創(chuàng)建校正電壓的新方法。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沒有像三階多項(xiàng)式那樣固有地受到形狀限制。如果有足夠的數(shù)據(jù)提供給ANN，它可以“學(xué)習(xí)”晶體的溫度性能形狀并對(duì)其進(jìn)行校正。事實(shí)證明，這種新方法可在工業(yè)范圍內(nèi)提供±0.01 ppm的頻率相對(duì)溫度穩(wěn)定性。ANN算法可以在更小的占位面積上實(shí)現(xiàn)OCXO溫度性能，
過去70年來，石英晶體時(shí)基的發(fā)展已使頻率相對(duì)于溫度的穩(wěn)定性提高了數(shù)千倍。隨著我們對(duì)更小尺寸，功耗更低的更穩(wěn)定振蕩器的需求不斷增長(zhǎng)，開發(fā)更好的補(bǔ)償方案至關(guān)重要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展示了一種很有潛力的技術(shù)。它具有適應(yīng)和改變形狀因數(shù)的能力，非常適合復(fù)雜的補(bǔ)償問題。