随着科学技术的不断发展,数字信号处理技术越来越成熟,电子医疗、智能家居、工业控制等领域对于相关技术有了越来越高的需求。模拟电路和数字电路之间的转换电路——ADC,是众多电子类产品中非常重要的电路模块。基于过采样技术与噪声整形技术的Sigma-Delta ADC,具有高精度、高信噪比和容易集成等优点,因此得到了广泛的应用。Sigma-Delta ADC由模拟部分的调制器电路和数字部分的抽取滤波器电路组成,其中数字部分的滤波电路决定着整个ADC系统的面积与功耗。如何采用合理的数字滤波器结构,配合相关的控制电路,有效的降低Sigma-Delta ADC系统的面积与功耗,具有深厚的意义。本文设计了一个应用于电子医疗领域的24位Sigma-Delta ADC中的数字模块。该数字模块主要包括寄存器控制模块、时钟及复位模块、抽取滤波器模块以及模式转换与数据修调模块,可通过片外对寄存器控制模块中的寄存器进行读写操作,实现相关参数的配置以及数据的存储。其中,数字抽取滤波模块采用三级级联的滤波器结构,第一级为CIC滤波器,其抽取因子可配置为32,64,128,256,512;第二级为补偿滤波器,阻带衰减为90d B,实现对CIC滤波器通带的补偿,并完成2倍的抽取;第三级为半带滤波器,调整滤波器阻带衰减为100d B,完成2倍的抽取。在MATLAB的Simulink里分别进行了各级滤波器的模型搭建与仿真,结果显示,滤波器的通带波纹小于0.001,阻带衰减小于-100d B。在滤波器的RTL设计上,补偿滤波器与半带滤波器均使用Noble恒等式原理、多相分解技术和系数对称性进行电路结构的优化设计,系数经过20bits量化后使用CSD编码,并使用移位相加来代替乘法器,有效的降低了抽取滤波器模块的功耗与面积。通过EDA软件对滤波器模块以及其他模块进行了仿真验证,实现了抽取因子可配置的功能。当总的抽取因子从128变化到2048时,信号输出速率由2064Hz变化到163Hz,有效位数ENOB从17.23bits增加到19.24bits,信噪失真比SNDR从105.5d B增加到117.7d B。在SIMC 0.13μm工艺下,使用Design Compiler对设计进行逻辑综合,并在IC Compiler中完成电路布局布线,得到Sigma-Delta ADC中的数字模块的版图。