随着资源的消耗和环境的污染,节能环保成为汽车行业发展的主题之一,新能源汽车应时而生。动力电池作为新能源汽车的核心部件之一,关系着整个新能源汽车的安全性和稳定性,因此对动力电池的信息采集就变得尤为重要。Sigma-Delta ADC作为连接物理信息与数字信息的桥梁,因其高精度、低功耗被广泛应用在电池信息采集领域。本文针对动力电池信息采集的Sigma-Delta ADC进行了研究与设计。通过Sigma-Delta ADC的原理分析以及信噪比高于100d B的设计目标,确定了调制器的四阶结构和128倍过采样。然后基于Sigma-Delta ADC提出了一种电池信息采集的系统方案,包括电池电压采集、电流采集、温度采集。在设计采集方案时考虑到了电池信息的多路复用问题,可以通过多路复选电路来解决。针对调制器的设计,本文首先综合考虑设计指标、噪声整形效果及功耗,在Simulink中建立调制器的MASH2-2模型。考虑到积分器过载和系统稳定性,采用CIFF结构作为MASH结构的子调制器。其次,分析了调制器存在的非理想因素,搭建调制器的模型并进行仿真。然后,以调制器的建模分析结果为指导,基于BCD 0.18μm的工艺和5V电源电压设计调制器的基本电路。积分器电路采用全差分开关电容结构来抑制噪声。运算放大器采用轨对轨运放来提高输入输出范围,并提出了一种改进型共模反馈来提高共模建立的时间。开关电路采用传输门来实现,避免传输过程中VTH的损耗。非重叠时钟电路设计能有效避免开关非理想因素的影响。设计的动态锁存比较器速度快、功耗低。最后进行调制器电路前仿真,信噪比为107.2d B,有效位数17.51位。调制器后面需要搭载数字滤波器来使频率降回到奈奎斯特频率。本文设计了CIC滤波器、CIC补偿滤波器、半带滤波器的三级结构实现了128倍的降采样。CIC滤波器采用5阶32倍递归结构;采用升幅值补偿FIR滤波器来补偿CIC滤波器的通带特性;半带滤波器采用FIR滤波器来实现。最终达到了预期的-100d B阻带衰减和±0.05d B通带纹波设计目标。通过MATLAB设计各级滤波器,搭建数字滤波器的Simulink模型,将输出结果进行FFT变换。最后使用Verilog完成了滤波器的硬件电路实现,包括时钟电路和各个滤波器电路,并以调制器电路作为输入进行数模混合仿真,完成RTL级验证。最终仿真结果表明,在1k Hz输入频率、4.096MHz采样频率、128倍过采样的条件下,整体输出的信噪比为103.5d B,有效位数16.89位,满足设计要求。