在传感器和仪器仪表测量领域,增量型∑-ΔADC对于高精度低频信号测量有着广泛应用,同时随着电子技术的发展,低功耗逐渐成为IC设计主题。低功耗要求IC设计基于更低的工艺尺寸以及更低的供电电压,而工艺尺寸的降低,给高增益运算放大器的设计带来了挑战。增量型∑-ΔADC应用于传感器系统,进行庞大数据量的A/D转换。特定应用场合下,有的信号具有突发性且伴随着较长的静息期,系统通常只关心变化量超出阈值范围的信号。而大规模的数据采样和量化却增加了系统负担,浪费了大量功耗。为了解决以上技术难题,本文将设计一种基于过零点检测技术的自给时钟增量型∑-ΔADC,应用于事件驱动的高精度、低功耗稀疏信号A/D转换系统。本文采用经典的Boser-Wooly二阶增量型∑-Δ结构。采用基于反相器的过零点检测技术,由基于反相器的比较器、基于异步状态机的逻辑控制器、栅控电流源代替运算放大器实现电荷转移。电荷转移分为预置位、粗量化、细量化三个阶段。ADC架构采用差分结构,因此为栅控电流源引入共模反馈技术,动态控制积分器输出共模。自给时钟技术通过数模混合信号“握手”协议实现。模拟积分器与数字异步状态机之间协同工作,交替切换工作模式。基于过零点检测器的输出,逻辑控制器控制栅控电流源实现电荷转移。异步状态机根据电荷转移的三个子阶段,自发产生时钟,使得ADC不需要外部时钟电路。自给时钟增量型∑-ΔADC采用0.11?m CMOS工艺进行电路设计与实现。分别对自给时钟时序、ADC性能、事件驱动系统进行了仿真验证。仿真结果表明,自给时钟电路正常工作,为ADC提供正确的工作时钟。ADC工作电压为1.5 V,采样率为2 kHz,消耗60?W功耗,实现12.8 bits有效位,优值为4.2 pJ/step。事件驱动系统的验证表明,本文所设计的ADC能够适用于事件驱动的应用场合,且事件率越低,系统功耗越低。当事件率小于10%时,平均功耗接近系统静态功耗。