温度和湿度信号是自然界中最常见的模拟信号,也是人类生活中最密切接触的环境信号。因此温度传感器和湿度传感器在很多应用范围都有强烈需求。但是大部分传感器都是单一分立的传感器,这类型传感器仅仅可以对某一单一信号进行探测,有着较大的局限性,而将多个传感器集成在一起可以实现多信号同时探测,可以预见,这一研究方向将是未来传感器的重要研究走向,同时由于芯片内部工作产生热量引起的温度变化会影响整体电路模块的工作状态,所以对芯片进行低功耗的设计以及对芯片内部工作温度的检测也同样是现下的一个研究热点。根据目前市场需求,本文针对温湿度传感器进行了研究。首先该传感器将温度传感器与湿度传感器高度集成在同一芯片上,解决了单一传感器不能同时测量温度与湿度的问题。并针对传感器实现高精度低功耗进行了相应的研究。在温度传感器部分,首先使用了精度较高线性度较好的片上晶体管式温度传感器电路,测量范围为-40℃～60℃,精度达到±0.05℃,该电路集成在片内,可以很好的监测芯片的工作温度,而其所检测到的芯片温度将通过数字后端对整体电路进行温度补偿以及非均匀校准,有效的降低了整体电路受到的温度变化的影响。其次设计了测温范围更大的电阻式温度传感器用于测量外部温度,该温度传感器电路实现了测量范围-100℃～100℃,精度为±0.1℃。同时集成了可检测相对湿度范围10%RH～90%RH,精度≤1%RH的湿度传感器。同时在ADC部分,对开关电容积分器以及比较器进行了低功耗的设计,使得传感器整体系统功耗小于3m W。主要研究内容如下:1.分别对三个模块的电路进行了设计,并分别进行了仿真分析。在片上温度测量电路部分,使用了带有补偿电路的带隙基准,该基准电压温漂系数应当控制在约为10 ppm/℃。同时该电路温度灵敏度在10m V/℃左右,线性度99.9%。对于环境温度测量电路模块,设计并采用了惠斯通电桥电路检测温度信号,并采用仪表放大器将其放大,温度灵敏度约为7m V/℃。对于环境湿度测量电路模块,根据开关电容电路的缺点进行优化,采用改进后的开关电容电路对湿度信号进行检测,得到连续的信号输出。各个模块经仿真分析均正常工作且符合设计需求。2.对模数转换器进行了研究,根据需求使用Delta-Sigma ADC,根据对DeltaSigma ADC的分析,对Delta-Sigma调制器做了整体级及结构级的研究设计,整体级采用二阶Delta-Sigma调制器来满足系统要求的条件下降低功耗,同时对基于反相器的开关电容积分器以及高速低功耗动态比较器进行研究来达到降低整体系统的功耗的目的。最后对ADC特性参数进行仿真验证,其中DNL为±0.4LSB,INL为±0.5LSB,SNDR为75.355d B,ENOB大于12bit,各模块和整体性能均达到设计要求。