随着日益增长的数据处理需求,高效灵活的数字信号处理系统备受青睐。为了降低运算复杂度,减少数据存储量,在处理系统各模块内部往往采用最优化的数据格式和处理速度,由此多速率数字信号处理技术快速发展并在各领域得到了广泛的应用。MEMS数字检波器是基于Sigma-Delta调制的传感器系统,能将震动信号量化转换为高精度数字波形,并获取震动信号的特征信息。其过程中同样需要使用多速率信号处理技术。本论文研究并实现了一种多速率数字滤波器,可兼容系统前级的多采样率信号,解决了原DSP处理模块输入信号采样率单一的问题,同时具有可调节的输出速率,整体灵活性得到了很大的提升。在不改变原系统结构的基础上,加入多速率信号转换器,匹配原处理模块,两者组成多速率数字滤波器的完整架构。由Simulink模型仿真,验证了多速率信号转换器在不改变信号位宽和通带特征的前提下,能将采样率为16KHz、32KHz、64KHz、256KHz、512KHz及1024KHz的Sigma-Delta调制信号转换为128KHz固定速率的调制信号。进一步搭建HDL模型,将所设计的多速率数字滤波器进行数字电路实现。在前仿真验证数字电路功能完整基础上,基于0.18 μm高温CMOS工艺,经过一系列芯片后端设计流程,最终得到了多速率信号转换器和输出速率可调降采样数字滤波器两款ASIC芯片。搭建测试平台,独立验证了各模块功能满足设计预期。由仿真结果表明,系统本底噪声低于-150dB,信噪比达到113dB。本文所设计的多速率数字滤波器能够处理多种采样率下的Sigma-Delta调制信号,得到输出速率可调的24bits高精度数字波形,能在不同适用场景下对信号进行灵活高效的处理,可广泛应用在基于Sigma-Delta调制原理的各类传感器系统中。