温补石英晶体振荡器（TCXO）的工作原理是一个将温度感知、智能补偿和晶体振荡精密结合的过程。其核心目标是：抵消环境温度变化对石英晶体谐振频率的影响，提供一個高度稳定的频率输出。

石英晶体的温度特性：石英晶体的谐振频率会随环境温度的变化而发生漂移。其温度稳定性是一条类似三次曲线的函数。

对于普通振荡器而言这种漂移可能达到±10~25ppm甚至更高，这在通信、导航、精密测量等要求频率稳定度在±1ppm甚至±0.1ppm的应用中是绝不能接受的。

于是就产生了精度更高的TCXO。
TCXO的工作原理可以概括为“感知-计算-补偿”的闭环过程。其核心组成部分和工作流程如下图所示

通过温度传感器实时监测TCXO所处的环境温度，并将温度值转换为对应的电信号，这是补偿的依据。
补偿网络根据接收到的温度信号，产生一个特定的、用于校正频率的补偿电压。

该网络内部存储了所用石英晶体的频率-温度特性曲线，当温度传感器送来一个温度值T1时，补偿网络就知道在这个温度下，晶体的频率会偏向多少。它随即计算出一个大小和方向都恰好能抵消这个频率漂移的电压值Vc。

补偿电压Vc与温度T之间的关系曲线，被设计成与晶体的频率-温度曲线完全“镜像对称”。

而后变容二极管根据补偿网络送来的电压Vc，改变其电容值，从而微调晶体的振荡频率。补偿电压Vc被施加到变容二极管上，使其电容值发生相应变化。

该变容二极管被连接到石英晶体的振荡电路中，作为其负载电容的一部分。

根据晶体振荡器的原理，其振荡频率会随着负载电容的变化而发生微小的改变，而这个变化的数值被称为“牵引量”。

通过这个精巧的负反馈闭环系统，温度变化带来的频率偏差就被有效地抵消了。