溫補晶振即溫度補償晶體振蕩器（TCXO）,是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。在小型化與片式化方面，面臨不少困難，其中主要的有兩點：
一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；
二是片式封裝后在其接作業中，由于焊接溫度遠高于溫補晶振的最大允許溫度，會使晶體振子的頻率發生變化，若不采限局部散熱降溫措施，難以將溫補晶振的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，溫補晶振的技術水平的提高并沒進入到極限，創新的內容和潛力仍較大。
溫度補償
為了實現寬溫范圍內的精確計時，某種形式的溫度補償是必須的。溫度補償需要定期檢測溫度，然后根據溫度調整晶體的負載，或者是調整時鐘源。
溫度補償可以用兩種方法之一實現。第一種方法是研究一種溫度補償算法，利用溫度傳感器，由計時器件完成模擬或數字的時鐘補償。這種方法通常需要較大的開發和校準投入。另一種方法是使用現成的溫補晶振(TCXO)作為RTC的時鐘源。
校準寄存器
某些RTC，提供了一個數字校準寄存器，可以定時調整時間。這種方法并不改變石英晶振的任何特性，但可以上下調整32.768kHz拋物線，在指定溫度使精度達到0.0ppm。這是通過在振蕩器分頻鏈上加、減時鐘脈沖實現的。需要減去的時鐘脈沖(負校準減時鐘)，或需要插入的時鐘(正校準加時鐘)由寄存器的數值設置。加時鐘脈沖，時間加快；減時鐘脈沖，時間減慢。圖2給出的典型曲線表明拋物線上移至精度接近0.0ppm的位置，溫度監測點為+55°C。

帶有校準寄存器的RTC配合溫度傳感器，能夠在指定溫度達到-2.034ppm到+4.068ppm的計時精度。在高溫和低溫端點，調整范圍為-126ppm至+63ppm，無法將曲線校準到接近0.0ppm。需要處理器周期性地測量溫度，對校準寄存器以及其它RTC寄存器進行調節。
這種方法的主要難點在于需要工廠校準。因為每個石英晶體的特征不同，因此需要對每個RTC提供一個指定溫度范圍內的校準表，從而花費較大的人力和較長時間。通常采用非易失寄存器保存校準數據，也大大增加了器件成本。另外，校準過程并未補償晶體的老化，可能存在±3ppm的變化。盡管校準寄存器不能自動地隨著溫度的變化進行調整，但它仍然提高了計時精度。
溫補晶振
另一種有效提高計時精度的方法是使用具有溫度補償的32.768KHZ晶體振蕩器(TCXO)，如DS32kHz，作為獨立的RTC時鐘源。這種器件經過工廠校準，在擴展工業級溫度范圍內(-40°C至+85°C)能夠提供±7.5ppm的精度。TCXO的作用是將晶體拋物線變得平坦(圖3)。

TCXO的內置溫度傳感器可以定時檢測器件溫度，用得到的溫度值在查找表內查詢，查找到的參數用來計算并產生內部32.768kHz晶體的負載電容，以達到0.0ppm的精度。查找表置于芯片內，不需要額外的輸入。
晶體在生產過程中優化于特定的負載電容，數據資料中提供了相應的規格。如果實際負載電容不符合規格要求，將相對于標稱頻率產生偏差。這也正是TCXO提高精度的途徑。如果知道特定晶體在每個溫度點的頻偏，TCXO可以通過調整負載電容來調整頻偏。
使用現成的TCXO不需要研究算法，也不需要工廠校準。缺點是增加了成本，這種多芯方案也增大了PCB面積。
最精確的方案—集成RTC/TCXO/晶體
理想的精確計時器件是集成了RTC、TCXO和石英晶體的單芯片方案。DS3231S、 DS3232和即將公布的DS3234既是這樣的器件。這些器件具有無與倫比的精度：0°C到+40°C范圍內精度為±2.0ppm，相當于每年±1.0分鐘；-40°C到0°C和+40°C到+85°C范圍內為±3.5ppm，相當于每年±1.8分鐘。最差情況下所能提供的精度如圖4所示。如上所述，集成TCXO使晶體原有的拋物線特性曲線變成較為平坦的曲線。

與上述TCXO方案相同，完全集成的器件經過工廠校準，不需要用戶校準，也不需要額外的開發投入。它將同樣的功能集成在更小的面積上，同時也降低了系統成本。

與獨立TCXO不同的是，其內部寄存器可以通過串行接口訪問。芯片內部的器件老化寄存器可以提供進一步的負載電容和溫度補償，補償晶體老化造成的精度損失。
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