随着电子技术的飞速发展,频率高度稳定的晶体振荡器得到了广泛的应用,特别是恒温晶体振荡器,它是目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器,被广泛应用在全球定位系统、通信、计量、遥测遥控、频谱及网络分析仪等电子仪器中。作为它们的基准频率源,它是以上电子设备的关键性部件,被称为此类电子设备的“心脏”。本文分析了一种新的控温方法,研究了基于新型控温系统的恒温晶体振荡器的性能。围绕着如何提高恒温晶体振荡器的频率稳定度,改善其启动特性,本文首先分析了石英谐振器的特性及其对晶体振荡器性能的影响,确定了控制温度的必要性,讨论了恒温晶体振荡器的组成部分和主要技术指标,分析了振荡电路的基本原理,并设计了一种典型的振荡电路。接着重点介绍了控温电路的设计,分析了一种基于PID控制的新的控温方法,较之传统控温电路的纯比例调节方法,新型控温电路增加了积分和微分调节部分,故而增加了控制器调整策略,并且它是基于ADN8830模拟控温芯片,由于该芯片的高度集成化使得外部电路简化,从而提高了器件的可靠性,降低了功耗,使之具有稳定度高、体积小等优点。我们从测温电路、PID控制器和输出驱动电路等各个环节对控温电路进行了详细的分析与设计,从而得出了整体控温电路图,并制作了PCB电路板,通过对新型控温电路进行性能测试,并与传统控温电路的性能相比较,得出它具有升温快速、温度稳定性高和热效率高等良好的控温性能。然后简要分析了恒温槽内温度场的分布并讨论了测温热敏电阻放置位置对槽温性能的影响,从而设计了两种简单的恒温槽结构。最后,适当调整PID参数,装配恒温晶体振荡器,对结果进行了测试和分析,最终实验结果表明,在应用新型控温电路,并采取单层恒温槽控温的情况下,其频率稳定度可以达到10^-8量级。