TCXO（Temperature-Compensated Crystal Oscillator，溫度補償晶體振盪器）的工作原理是利用石英晶體的頻率諧振特性來產生穩定的時鐘信號，並通過附加的溫度補償電路來減少因周圍溫度變化而引起的振盪頻率變化。
石英晶體在特定電壓激勵下會產生機械振動，但其振盪頻率會受到溫度的影響。為了補償這種溫度引起的頻率偏差，TCXO中的溫度補償電路會測量環境溫度，並根據預先校準的溫度-頻率特性曲線調節振盪器的輸出頻率，從而保持頻率穩定性。
TCXO通常採用模擬器件進行補償，但隨著技術的發展，也出現了採用數位化補償的TCXO（DTCXO）和單片機補償的MCXO。這些數位化補償的TCXO在溫度特性上達到了很高的精度，並能適應更寬的工作溫度範圍，主要套用於軍工領域和惡劣環境條件下的套用。