延时环形振荡器是一种利用门电路传输延迟时间构成的振荡器，通过奇数个反相器首尾相连形成闭环，由于每个门电路都有固有延时，信号在环中传播会产生自激振荡，输出方波信号。其振荡周期等于2倍的门电路级数乘以单级延迟时间，常用于产生时钟信号或作为数字电路中的简单振荡源。
延时环形振荡器的基本结构非常简单：将奇数个反相器（如CMOS非门）串联成一个环路。当输入端施加一个高电平信号时，经过第一级反相器变成低电平，再经过第二级变成高电平……如此反复，直到最后一级输出反馈回输入端。由于每一级门电路都存在固有的传输延迟时间（通常为纳秒级），信号在环路中不断翻转、传播，最终形成持续的振荡。每经过一个完整环路（信号翻转两次，即从高到低再回到高），需要的时间等于2倍的反相器级数乘以单个门延迟。因此振荡周期 T = 2 × N × tpd，其中N为反相器级数（必须是奇数），tpd为单级平均延迟。频率则为 f = 1/T。
这种振荡器无需外接电阻或电容，仅依靠门电路内部的延时特性，因此结构极为紧凑，非常适合集成在芯片内部。它的频率受工艺、电源电压和温度影响较大，精度不高，但胜在简单、低功耗，常用于片内时钟生成、延时测量、或作为压控振荡器（VCO）的基础单元。通过改变电源电压可以微调延迟时间，进而改变振荡频率；若在环路中插入可控延迟单元（如电流受限的反相器），则可实现频率调谐。
在实际应用中，延时环形振荡器常被用作数字电路中的片上时钟源，例如微控制器内部的RC振荡器替代方案；也用于相位锁定环（PLL）中的VCO核心，通过反馈控制实现频率锁定。需要注意的是，必须使用奇数级反相器，否则环路会稳定在某个定态而非振荡。另外，级数越多，频率越低，但信号波形更接近理想方波；级数少（如3级）则频率高，但波形边缘可能更陡峭，受噪声影响也更大。
【延时环形振荡器 电子科普相关话题】
问题1：为什么延时环形振荡器必须使用奇数个反相器？如果使用偶数个会怎样？
回答1：因为反相器的逻辑功能是输出取反，偶数个反相器串联后整体表现为同相（输入与输出相同）。若构成环路，电路会进入一个稳定的锁定状态（输出恒为高或低），不会产生振荡。而奇数个反相器串联后整体表现为反相，输入与输出相反，从而在环路中形成正反馈并持续翻转，产生振荡。
问题2：延时环形振荡器的频率受哪些因素影响？如何提高其频率稳定性？
回答2：频率主要受门电路的传输延迟时间决定，而延迟时间随电源电压、温度（PVT）变化显著。此外，制造工艺偏差也会影响每个门的一致性。要提高频率稳定性，可采取以下措施：使用稳压电源供电；采用温度补偿电路（如带隙基准）；在环路中加入延迟锁定环（DLL）或锁相环（PLL）进行闭环控制；或者选用更先进的工艺节点以减小固有延迟偏差。