随着第5代通信技术的蓬勃发展,物联网产业愈来愈受到关注,产业发展前景越加良好。传感器技术在整个产业中扮演了十分关键的角色,传感器广义上将真实世界与数据世界连接起来,由于诸如降低功率的要求,用于存储信号数据的空间较小的限制和在数字域中进行数据处理的容易性等特征,使得现实世界的模拟信号需要被转换成其等效的数字形式。而数据转换器是模拟信号和数字信号之间的通道,因此,模数转换器(Analog to digital,ADC)在传感器网络的设计中具有重要意义。其中基于过采样和噪声整形技术的Sigma-Delta ADC转换器因为其具有高效架构和易于实现的特点成为ADC的绝佳选择。本文基于0.28μm标准CMOS工艺,按照专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit,ASIC)的流程设计实现了应用于温湿度传感器芯片中16位Sigma-Delta ADC中的数字模块。主要包括I2C接口模块,寄存器模块,逻辑控制模块以及滤波器模块。片外可通过I2C接口对寄存器模块中的寄存器进行读写操作;逻辑控制模块接收寄存器模块的控制位,产生模拟ADC模块所需要的相关控制信号;滤波器模块接收ADC的采样时钟和采样数据,进行降采样滤波。降采样滤波器模块采用三级级联滤波器的结构,第一级为级联梳状积分(Cascaded integrator comb,CIC)滤波器完成128倍降采样,第二级为过渡带较宽的半带滤波器,完成2倍降采样,第三级为过渡带较窄的半带滤波器,完成2倍降采样,两级半带滤波器的阻带衰减均为90 dB,文中利用matlab完成各滤波器的设计,并在simulink里进行建模仿真,仿真结果显示满足输出精度为16位的要求。建模完成后,进行RTL代码编写,针对于半带滤波器的实现,采用将乘法转换成移位相加的形式,减少硬件开销,并且不同于一般的CSD编码实现方式,本文采用了一种新的移位相加实现架构,有效降低了半带滤波器模块的功耗和面积。同时利用业界前沿的UVM验证方法,搭建验证平台对整体滤波器模块进行功能验证,产生随机激励进行功能覆盖率,代码覆盖率的收集。完成数字模块的设计验证后,使用DC工具进行综合,将RTL代码转换为网表文件,并在innovus工具中进行布局布线,生成版图文件,用calibre完成数字版图的DRC,LVS检查。在此过程中,对于综合后生成的网表和版图生成的网表,分别与RTL代码进行形式验证,确保功能一致性。最后利用后端流程生成的时序文件进行后仿,仿真结果表明设计正确。