晶体振荡器作为电路的“心脏”为各个系统提供频率基准,广泛应用于定位/导航系统、无线通信、交通等几乎所有军用及民用电子产业。不同的应用场景衍生了不同晶体振荡器,如频率稳定性最高的恒温晶体振荡器,频率稳定性较高使用场景最多的温度补偿晶体振荡器以及可用于频率调谐的压控晶体振荡器,然而兼具宽频率调谐范围和高频率稳定度的晶体振荡器市场上仍比较欠缺。我国在晶振领域的研究起步较晚,高精度晶体振荡器技术几乎掌握在国外几大晶振巨头手中,随着国内自主芯片和无线通信产业的崛起,拥有自主研发的高精度晶振非常必要。本文展示了一种具有宽频率调谐范围、高频率稳定度的温度补偿晶体振荡器的设计方案,该晶振在-70ppm~+90ppm的压控频偏范围内频率相对稳定度达±1ppm,晶振的测试温度范围为-30℃~+70℃。并且,该温度补偿方案具有克服Trim效应的潜力。温度补偿晶体振荡器由单片机和压控晶体振荡器组成,采集初始数据后拟合函数对系统进行温度补偿。为了探讨出最佳的电路结构和最佳的补偿方法,本文使用了两种方案来实现宽调谐温度补偿晶体振荡器。第一种:振荡电路核心元器件为两个变容二极管,理论上可以从电路结构来使压控晶体振荡器更稳定,然后使用两个压控端分别控制两个变容二极管,一个变容二极管用于调频,另一个变容二极管用于稳频。第二种:振荡电路中只使用一个变容二极管,理论上可以使压控晶体振荡器具有更宽的频率调谐范围,补偿时只用一个电压充当调频电压和稳频电压,拟合二元函数进行频率设置和温度补偿,压控电压由压控频偏和环境温度共同决定。两种方案分别做出硬件电路板,完成软件通信,然后进行温度实验。第一次实验获取数据后拟合函数用于温度补偿,第二次实验验证补偿效果。实验结果证明,第二种方案明显优于第一种,后者电路结构更简单,频率调谐范围更宽且经过二元函数补偿后具有更高的频率稳定度。作为影响晶体振荡器温度补偿准确度的最大的因素,Trim效应是所有晶振研究工作者所要克服的难关。本文复现了Trim效应,并且证明了使用二元函数补偿的方法可以克服晶体振荡器的Trim效应,从而实现高频率稳定度。