本发明提供一种片上时钟不确定性的测量电路装置，包括延迟电路和检测单元；延迟电路包括粗调电路和细调电路；来自片上同一时间源的两个不同测量点的两路待测时钟信号A和时钟信号B；经过粗调电路对时钟信号A和时钟信号B粗调延迟后，细调电路对粗调后的时钟信号A和时钟信号B进行细调延迟；检测单元对经细调后的时钟信号A和时钟信号B的相位进行检测；在细调后的时钟信号A和时钟信号B相位相同时，计算得到时钟信号A和时钟信号B的时钟偏差。本发明还提供一种包括上述测量电路装置的测量系统，还包括标尺电路。本发明采用一种复合非线性延迟线来对时钟偏差甚至时钟抖动进行片上测量，测量精度高，所需数据量小。