MEMS微机械陀螺是用于测量物体转动角速度的器件,精度是一个重要参数。MEMS陀螺由敏感元器件和接口电路组成,其中,数模转换器的精度对接口电路输出驱动信号的精度有着直接的影响。在高精度转换的设计要求下,过采样delta-sigma技术是目前较好的设计选择。在此背景下,本论文针对MEMS陀螺数字化接口电路中的数模转换器展开研究,设计了一款适用于MEMS陀螺接口电路中的16位sigma-delta数模转换器。本论文首先从MEMS陀螺单质量块的动力学方程的角度出发,对其工作原理进行了阐述。接着深入分析了sigma-delta DAC的工作原理,并完成了各子模块的系统级设计和电路级设计。sigma-delta DAC主要由插值滤波器、sigma-delta数字调制器以及模拟重构级组成。插值滤波器通过三级级联的方式实现:半带滤波器—1/4带低通滤波器—采样保持电路,共实现了128倍的插值功能,在10k Hz的信号带宽下,信噪比可达到102.3d B。sigma-delta数字调制器采用3阶4位量化的CIFB结构实现,系数采用CSD编码方式实现,经仿真,数字调制器的信噪比为d B.1093,有效位数可达到17.86位。为解决模拟重构级电路中元件不匹配的问题,引入了DWA模块,实现了对单位电容的轮循选择,降低了多比特转换器量化的非线性误差。模拟重构级采用全差分直接电荷转移型DAC和二阶Chebyshev Sallen-Key RC滤波器实现。本论文在Matlab环境下对整体系统进行仿真和建模,并在各模块的参数设计上折中考量,力求达到较优的性能指标。设计在0.18μm标准CMOS工艺下完成,继完成各个模块的设计后,对delta-sigma数模转换器中的数字电路和模拟电路部分进行混合仿真,验证系统功能是否正确,仿真结果显示,在10k Hz的信号带宽下,系统的谐波分量在-98d B左右,信噪比可达到97.8d B,有效位数为15.95位,时钟频率为3.2MHz。