数字温度传感器的核心部件是模拟温度感应电路、模数转换器和串行总线接口。Σ-ΔADC(Sigma-Delta Analog Digital Converter)常被作为低速高精度应用场合中的模数转换器,本文选取Σ-ΔADC作为数字温度传感器中的模数转换器。单总线协议接口与外界通讯只需要一根线,能节省PAD资源且易于实现和维护,本文最终采用单总线协议实现串行接口。一般而言,Σ-ΔADC的性能和速度取决于调制器,面积和功耗则被数字抽取滤波器决定,因此降低数字抽取滤波器的功耗和面积对降低数字温度传感器芯片的面积和功耗有关键作用。本文主要研究的是数字温度传感器中的数字电路,因此本文的旨在目的是设计低功耗小面积的数字抽取滤波器系统和单总线从机接口。根据温度信号频率低的特点,不用实时更新温度数据,因此控制Σ-ΔADC进行单次或1SPS(Sampers Per Second)转换来缩短ADC的工作时间,从而达到降低功耗的目的。本文的数字滤波器系统仅采用CIC(Cascaded Integrator Comb)滤波器,不仅能降低滤波器系统的设计复杂度也能满足所需的设计精度。此外,所设计的数字抽取滤波器系统的抽取倍数可调,既能满足高精度需求,也能在低精度应用下,产生更小的功耗。同时,为了进一步实现低功耗小面积的设计理念,采用了多级级联的非递归CIC滤波器架构;在CIC滤波器的每级采用多相分解、延迟单元共享、系数共享技术;通过利用不同相位的时钟控制多相分解的各个通道数据传输,避免产生多相分解控制逻辑电路;采用同步和异步分频相结合的技术产生时钟分频电路,减少分频电路的复杂性;采用Booth和迭代相结合的架构实现乘法器,缩短误差校准的时间并减少了资源的消耗。确定了CIC滤波器的架构及单总线协议接口的功能之后,对数字温度传感器的数字电路进行RTL级编码,之后利用ISE和Modelsim级联完成功能仿真验证。基于CMOS 180nm工艺,数字温度传感器数字电路的物理实现被完成。在物理实现时,门控技术被用来进一步降低芯片的功耗。数字温度传感器数字电路的最终面积为1275×986μm~2,功耗为754.4μW。与CIC滤波器的递归结构及传统非递归结构相比,本文中设计的数字电路产生了较低的功耗。不足之处在于数字电路的面积有少许增加。