振荡器作为频率选择元件被广泛用于消费、通信、工业、汽车等电子领域，而MEMS振荡器凭借其在体积、重量、功耗、可靠性、灵敏度等方面的优势，加之易于集成，更加稳定，成本更低以及制造时间短的特点，逐渐与石英晶体振荡器平分秋色。而品质因数作为谐振电路的重要参数，可以直接表示谐振器的许多性能指标，或用来表示系统振动的物理状态。甚至在一些应用当中，品质因数作为与周遭环境因素关联的变化量而被直接应用。另外，品质因数标志了振荡器工作状态的良好程度。因此在电路尺寸不断缩小，振荡器的片上集成应用成为发展必然趋势的背景下，研究品质因数的片上测量方法是具有重要意义的。　　本文在时域测量原理的基础上，采用电学测量技术对品质因数测量电路片上集成的方法进行了研究，致力于消除离散电路频率性能差、可测 Q值范围窄等限制。针对不同应用需求提出了三版可以片上集成的品质因数时域测量电路，在AMS0.35μm CMOS标准工艺下设计并完成电路的版图及其后仿真。本文的研究内容包括：　　第一，针对Q值约为103量级且仅存在单一谐振频率的谐振器，提出了一种品质因数测量电路，通过复用一个OTA构成的可重构电路，消除了早期测量电路中峰值探测器和比较器分别引入的失调电压，从而提高系统精度。增加的专用数字控制逻辑电路，用以实现可重构电路由峰值探测器到比较器的自动切换，使整个系统更加稳定；当周期计数结束后终止模块将可重构电路关断，在嵌入工作时用以节省功耗。后仿真结果表明，此电路工作频率可达到200kHz，比早期测量电路高出至少4倍，且品质因数相对误差在标准工艺下可达0.09%，考虑鲁棒性及工艺角后误差仍在±0.4%之内。　　第二，针对多谐振频率的谐振器（Q值约为103量级），本文提出了第二种片上测量电路，用以拓宽待测信号频带的同时提高测量精度。设计为峰值探测器引入新的补偿，不仅增强了系统稳定性，并且放宽了对复用OTA最大直流增益的限制，从而提高了其作为比较器时的精度。同时，引入的补偿电阻可用于抵消OTA作为比较器时速度限制引入的误差，在提高精度的同时理论上消除了输入信号频率对电路的影响，从而将待测信号频率从单一的200kHz拓宽到100kHz~1.5MHz。并且，通过稍加复杂的数字控制逻辑，给电路添加节能模式，在节能期间部分可重构电路不工作，系统功耗相比第一版电路降低了7.5%。后仿真结果表明此电路测量精度被提高到±0.2%之内，但是核心电路面积增加了42.6%。此外，在第二种电路的基础上，本文针对数字控制逻辑进行了改进，利用电容上电压不可瞬变的缓慢放电特性，实现节能模式与工作模式的自动切换，确保在节能模式过程中，可重构电路完全不参与工作，从而使系统功耗相比改进前降低23%左右，且核心电路面积仅增加了2.7%。　　第三，针对高品质因数的测量需求（Q>103）。本文提出了第三种测量电路，去除了峰值探测电路，仅采用高性能比较器及相应的数字控制逻辑实现 Q值测量。从而使品质因数的覆盖范围及上限得到了大幅提高。后仿真结果表明，电路可测量的品质因数高达106，且最坏情况下（T=-40℃，ss工艺角）依旧满足0.01%的精度指标。另外，在此精度指标下此电路可覆盖104~106的品质因数测量范围。并且输入信号可覆盖100kHz~1.5MHz的频带范围。但是，其核心电路功耗大，且其核心电路面积相比第二种电路增加了约38.8%。　　最后，本文首次对品质因数时域测量电路实现精确测量所需的各个参数指标和影响因素进行了完整的理论分析，如：可重构电路的误差与稳定性分析，系统精度与OTA增益及参考电平的关系，测量信号带宽与电路结构的关系等；有效指导了电路的设计。