数模转换器(DAC)将离散的二进制数字信号转换成与该数字信号成正比的模拟信号。传统的DAC受到模拟器件的约束,难以实现高精度。ΔΣD/A转换器采用过采样技术,具有高精度、高分辨率等优点,较传统数模转换器有很大优势,其应用领域已从传统的高精度音频服务扩展到高精度测量、远距离通信等方面。本课题的任务是设计一种应用于HART仪表的低功耗ΔΣD/A转换器。HART仪表是一种总线供电的现场总线仪表,对器件功耗有严格限制。现有ΔΣD/A转换器功耗相对较高,在满足电路功能的前提下,应尽可能降低电路功耗。电路设计参数是:分辨率16位、过采样率256,3V电源供电、输入数据转换速率不低于10Hz、工作电流低于0.45mA。本文分析了ΔΣD/A转换器的工作原理,研究了ΔΣD/A转换器的实现方法。ΔΣD/A转换器由数字部分和模拟部分组成,数字部分包括插值滤波器和ΔΣ调制器,模拟部分包括一位DAC和模拟低通滤波器。通过对各个部分的功耗分析表明,电路功耗主要由数字部分的全加器和寄存器产生。论文设计了数字部分和一位DAC。通过对多种全加器和寄存器的实现方法进行了比较研究,选择了功耗最低的全加器和寄存器。为验证电路功能的正确性,用硬件描述语言对数字部分进行了行为级仿真验证,在Hspice中完成了晶体管级电路仿真和功耗分析,通过仿真结果对比,证明了电路功能的正确性,并获得了较精确的功耗参数。版图设计采用TSMC 0.18μm高电压工艺,模拟部分用大尺寸来减小沟道调制效应的影响。版图通过了DRC和LVS验证。芯片面积为110×262μm~2,功耗0.912mW,平均电流0.304mA,满足设计要求。