Σ-ΔADC是通过过采样技术、噪声整形技术和数字滤波技术发明的一种高精度模数转换器。传统的奈奎斯特模数转换器要求模拟电路具有高精度。相反,过采样ADC利用过采样技术,降低基带中量化噪声的功率,提高内部通带的信噪比,实现使转换器增加有效量化位数的目标。Σ-ΔADC应用了过采样技术、噪声整形技术和数字滤波技术实现高性能。在Σ-ΔADC中,Σ-Δ调制器可以通过相对简单的、对精度要求不高的模拟电路转换模拟信号,如开关电容积分器,一位比较器等,在处理模拟信号时,同等分辨率的模数转换器的精度要高于模拟电路的处理能力。在当今集成电路设计和工艺水平下,Σ-ΔADC成为主要的发展方向。本文由Σ-ΔADC的基本原理入手,对过采样技术,信噪比,量化误差模型,量化噪声模型等原理进行分析,并在此基础上分别建立了一阶和四阶的调制器的数学模型,同时,运算放大器的热噪声和电容的不匹配等一些非线性因素需要被考虑。在MATLAB中完成模型建立和仿真,并实现系统增益可调制的目的,同时达到信噪比SNR=110dB以上的设计目标;接下来,参照MATLAB模型,设计出相对应的电路,包括运算放大器、比较器、积分器、互不重叠时钟,在HSPICE中完成仿真,并得到了仿真结果,同时与之前的数学模型的仿真结果做比较;最后完成版图的绘制。调制器的整体电路设计及版图设计均采用华虹NEC的CZ6H工艺完成。