随着人们对音频数码产品要求的提高,对高精度数模转换器的设计提出了更大的挑战。Sigma Delta DAC利用噪声整形调制技术将信号带内的量化噪声调制到信号带外,从而提高了转换精度,它将模拟部分的一部分功能转移到数字部分来实现,在增加数字电路部分规模的同时降低了模拟电路设计的难度,因此成为高精度DAC发展的主流技术,广泛应用于音频、视频等领域。 本文首先概述了Sigma Delta DAC的基本理论,包括DAC的指标、分类、基本原理、基本结构等。接着根据系统指标设计了系统的总体架构及其插值滤波器、Sigma Delta调制器和噪声分离电路、低位DAC和I-V转换等组成模块的具体电路:Sigma Delta调制器采用2阶6 bit Sigma Delta结构,在设计中采用了噪声分离,温度编码以及扰频等技术,以降低低位DAC的谐波分量；插值滤波器采用两级级联结构,第一级采用时分复用技术,实现8倍过采样,第二级采用了保持输出结构,完成16倍的过采样,减小了硬件消耗。扰频器的输出通过低位的电流模DAC和一阶有源低通滤波器实现电压输出。采用Matlab的SIMULINK进行系统仿真。用Verilog语言实现了插值滤波器、Sigma Delta调制器、信号分段电路、温度编码器和扰频器,进行了FPGA验证,结果显示在输入18位37Hz正弦信号的情况下,信噪比达到了115dB。在台积电TSMC 0.5.μm、5V工艺下,设计了低位电流模和一阶有源低通滤波器,采用Hspice进行仿真,结果显示在负载为1kΩ,100pF的情况下,滤波器的直流增益达到108dB,环路带宽为30MHz,达到设计指标。