当今社会,人们对于各种有毒、有害气体的检测要求越来越高,MEMS微热板气体传感器凭借着性能可靠、灵敏度高、易于集成等优点,成为了气敏元件发展的主流方向。为了达到更好的工作效果,微热板气体传感器通常需要搭配控温电路和气敏信号检测电路使用。传统往往使用PCB板级电路模块,为了提高集成度和减小面积,本文针对一款微热板气体传感器设计了它的专用集成电路。首先,测试和分析了微热板气体传感器的电热学特性和气敏特性,确定了专用集成电路的整体设计方案和指标。然后,针对传感器加热和测温采用同一电阻的特点,基于PWM加热模式设计了控温电路,包含了带隙基准源、比较器、时钟发生电路和数字逻辑单元模块。在传统的电路结构基础上,做了以下改进:(1)合理设计了测试电流,提高了控温精度和控温速率;(2)设计了内部集成的时钟发生电路,提高了集成度;(3)引入工作模式控制信号,可根据工作需求选择间歇式工作模式或者恒温工作模式。采用HHGrace 0.35μm标准CMOS混合信号工艺对该控温电路进行了设计和流片,测试了实际控温效果,分析了影响电路控温效果的主要因素,并从扩展控温范围和提高控温精度两方面对电路做了进一步改进。针对许多微热板气体传感器气敏电阻在几十kΩ到GΩ量级变化的特性,设计了一款采用R-T转换法的气敏信号检测电路。它将气敏电阻值转化为输出波形的周期,具有结构简单、电阻检测范围广、误差率低、数字化输出等优点。仿真结果显示,其可测量电阻范围在10 kΩ~400 GΩ之间,误差率小于0.78%。同时,通过仿真分析了影响气敏检测上下限的主要原因。最后,采用HHGrace 0.35μm工艺设计了一款集成了气体传感器、控温电路和气敏信号检测电路的气体传感器ASIC模块,其版图面积为1.2 mm×0.4 mm。设计了由三套气体传感器ASIC模块组成的阵列芯片,芯片面积为2.3 mm×2 mm。