高精度、低功耗模数转换器是当今的研究热点之一。在高精度模数转换方面,Sigma Delta模数转换器,在众多类型的ADC中脱颖而出,由于其采用过采样技术、噪声整形技术以及数字抽取滤波器,大大降低了对模拟电路设计的要求,同时实现了其它ADC无法达到的精度。但是也要看到,由于采用过采样技术,Sigma DeltaADC的所能达到的带宽有限,很难兼顾速度和精度。本文围绕Sigma Delta ADC中调制器部分(另一主要部分为数字抽取滤波器)开展研究与设计。首先采用Matlab Simulink工具进行了系统建模和仿真,充分考虑非理想因素对调制器系统性能的影响,包括运放的有限直流增益、有限带宽和压摆率、积分器输出摆幅、时钟抖动、采样电路热噪声等,对各非理想因素进行量化分析,为后续电路设计提供了设计依据。深入分析了非理想效应对调制器性能的影响。通过分析各结构的优缺点,结合项目设计指标,本文所设计Sigma Delta调制器最终采用三阶单环一位量化开关电容结构,结合系数优化,实现了高精度的设计要求。本文重点设计了第一级积分器,在调制器的第一级输入端加入了两个小电容,与采样电路构成一阶模拟低通滤波器,对进入调制器的信号带宽加以限制；在时序设计方面,采用了下极板采样技术,结合全差分电路的优势,大大减小了开关非理想效应对系统性能的影响；加入了斩波稳定电路,有效的降低了系统的噪声基底,抑制了低频噪声及系统失调,提高了调制器的动态范围。并详细讨论了电容最小值的取值,在减小开关电容采样电路热噪声的前提下,减小了芯片面积和功耗开支。采用Global Foundry 0.35um CMOS工艺,完成了本文提出的三阶单环一位量化调制器的电路设计。电源电压3.3V,过采样率为512,输入信号频率为73.8Hz,信噪比达到127dB,有效位数可以达到20bits,功耗为3.94mW,符合设计指标要求,满足高精度低功耗的应用需求。