MEMS热式风速风向传感器是一种流量监测器,具有体积小,成本低,结构简单等优点。它已被广泛用于各个领域,例如飞机,生物传感,加热,通风和空调系统。随着CMOS集成电路的飞速发展,高精度和高集成度的集成热风速传感器已经成为热风速传感器的发展方向。满足上述要求的主要技术是实现传感器架构和接口电路的集成。这种方法的优点是能够减少传输噪声,提高可靠性和稳定性,并同时降低成本和能耗。然而在传感器系统设计过程中传感器结构与电路设计往往不能同时进行,造成传感器系统精度低,设计周期长等问题。本文基于CSMC.18μm工艺,主要完成了两项工作来实现集成热风速传感器。其一是为了促进接口电路和传感器的协同仿真并提高其仿真精度,通过对热风速传感器组件进行深入分析,使用Verilog-A语言创建了一个热风速传感器模型,该模型可以工作在恒功率控制模式和恒温差控制模式下。其二,提出了基于热风速传感器模型元件的恒温差控制电路和热温差检测电路的设计方案,包括恒温差控制电路结构和逐次逼近型模数转换器（Successive Approximation Register Analog to Digital Converter,SAR ADC）读取电路。实现传感器元件和电路及MEMS-IC协同仿真,以确保集成热式风速传感器的可靠稳定运行。MEMS热式风速传感器的Verilog-A宏模型描述了恒定功率和恒温差加热的行为特征,宏模型仿真结果与实验曲线之间的一致性证明了该宏模型的正确性。基于MEMS热式风速风向传感器宏模型的恒温差控制电路,温度变化时的温度调整误差小于3.5%,不同风速下的温度误差小于0.36%。检测电路中的模数转换器整体仿真结果为,采样频率100KS/s,无杂散波动态范围为67.2d B,所测得的SAR ADC的信噪比为57.9d B,有效位数为9.33bits,总体功耗小于3m W,在热温差检测系统中,SAR ADC的读出误差小于4.5m V满足CMOS系统灵敏度的设计要求。