本发明公开了一种片上电压测量电路。片上电压测量电路包括：振荡环模块、相位采样器、相位计算器、流水寄存器和相位减法器。振荡环模块自激产生周期性的振荡信号，统计振荡环模块的振荡周期数；相位采样器在采样时钟信号的控制下，对振荡信号和振荡周期数进行采样，得到采样振荡信号和采样振荡周期数；相位计算器根据采样振荡信号和采样振荡周期数计算振荡环模块的累积相位；流水寄存器在采样时钟信号的控制下，输出振荡环模块在上一采样周期的累积相位；相位减法器根据当前累积相位和振荡环模块在上一采样周期的累积相位计算当前采样周期内振荡环模块的相位变化值；相位变化值表征片上电压。本发明可以实现对芯片内部电压准确高速的测量。