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随着集成电路产业的发展,ADC模数转换器正朝着高速、高精度,低功耗的方向发展。Sigma-Delta ADC作为超高精度模数转换器的代表,依托数字音频得到了长足地发展。Sigma-Delta ADC采用过采样技术和量化噪声整形技术,可以达到很高的信噪比,并且可以实现超高精度输出。Sigma-Delta ADC主要由模拟调制器和数字抽取滤波器两部分组成。本文的目的是设计完成一款带宽20KHz,精度为16bit,输出频率为44KHz的Sigma-Delta数字抽取滤波器。该滤波器由多级梳状滤波器与半带滤波器级联组成,能够有效滤除模拟调制器输出的高频噪声。本文的主要内容包括：1、首先讨论了A/D转换器的基本原理,其中包括ADC采样保持,量化编码的介绍。同时从功能、精度等方面,横向比较了不同类型的ADC。接下来重点介绍了Sigma-Delta ADC的工作原理与整体结构。Sigma-Delta ADC由模拟调制器与数字抽取滤波器组成。本文对这两个模块均进行了详细说明,并且介绍了过采样技术与量化噪声整形技术的原理。接下来分别介绍了Sigma-Delta ADC的技术指标,包括ADC的静态特性参数和动态特性参数。2、分析设计要求,并且提出设计方案。通过MATLAB进行系统仿真,确定本设计采用梳状滤波器与半带滤波器级联的结构。利用Sigma-Delta设计工具包进行系统仿真,为了满足系统128倍降频的需求,最终确定采用4阶5级非递归结构梳状滤波器完成32倍降采样,采用2级半带滤波器完成剩余的降频。通过仿真,可以得到数字抽取滤波器满足系统要求,最终输出精度为16bit。3、利用Matlab仿真得出的滤波器参数,设计各级子模块的RTL代码。其中包括时钟分频模块,级联梳状滤波器模块,级联半带滤波器模块,输出精度截取模块的设计。在RTL代码编写时,考虑了对时序的优化,最终完成RTL顶层连接。接下来,利用业界主流的UVM验证方法学,搭建可复用的验证平台。采用Matlab模型作为黄金参考模型,对数字抽取滤波器的RTL进行了充分的验证。验证结果表明,RTL功能正确。同时采用随机化激励,对RTL的功能覆盖率和代码覆盖率进行了分析。至此,数字抽取滤波器的RTL设计工作完成。4、利用DC工具完成芯片代码综合,产生网表供后端使用。本设计后端流程采用上华CSMC0.5μm混合信号工艺。最终利用Encounter自动布局布线,完成芯片版图设计。