目前,基于Delta Sigma调制器结构的模数转换器(ADC)是设计高精度ADC的主要技术。Delta Sigma ADC由Delta Sigma调制器和降采样滤波器两部分组成,调制器采用过采样和噪声整形技术,降采样滤波器滤除分布在信号频带外的整形噪声并完成降采样操作。Delta Sigma ADC具有精度高、线性度高、对元器件的失配容忍能力强、与数字CMOS集成电路兼容性强等优点,得到了广泛应用。针对低频应用领域,如电池操作系统中检测笔记本的剩余电量检测,本文设计了一个前馈结构的Delta Sigma ADC,数字输出码为16位的补码输出形式。在设计的ADC中,Delta Sigma调制器采用三阶、单环结构,一位量化输出。采用前馈结构,改善了调制器环路的稳定性,降低了积分器的输出摆幅,从而放宽了对放大器的特性指标要求并提高了线性度。运用了零点、极点优化技术,使此Delta Sigma调制器达到了较高的稳定性和优化的信噪比(SNR)。调制器采用全差分开关电容的方式实现,时钟频率是256KHz,信号带宽是1KHz,过采样率是128。降采样滤波器由四阶梳状滤波器实现,降采样率是128。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了调制器中各个子模块电路,包括积分器、运算放大器、加法器、比较器、基准及偏置电路、两相不交叠时钟、振荡探测电路等;绘制了各个子模块电路的版图。同时,完成了降采样滤波器的综合及布局布线工作,最后完成了ADC的整体版图设计。在SMIC 0.18μm工艺上对Delta Sigma ADC流片,搭建芯片的测试平台,对Delta Sigma ADC基本性能指标进行了测试。测试结果表明,系统存在失调误差,但表现出很好的线性度特性。