由于在军事以及民用领域上的巨大应用潜力，硅微机械陀螺已经成为目前MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)领域里最热门的研究方向，因此相应的硅陀螺接口电路研究也在国内外成为研究热点。如今，对于硅陀螺的集成化，数字化，智能化已经成为未来研究的重点方向，所以对于用于硅陀螺接口电路中的模数转换电路的研究成为了研究的重点，因此对于开展用于硅陀螺接口电路中的Sigma Delta ADC的研究有着十分重要的研究意义以及应用前景。针对硅陀螺接口电路的特点，本课题根据调制器的设计要求，仔细分析了Sigma-Delta调制器的结构并进行了比较和优化，据此设计了三阶三位量化前馈求和调制器的系统结构(CRFF结构)，然后在Matlab中对调制器系统的理想模型进行了仿真。此外重点进行了调制器系统中非线性因素的分析及建模，介绍了多位量化结构中采用的数据加权平均(DWA)技术并且对其进行了系统级建模，对系统进行了非理想建模并仿真。基于所设计的系统级模型，进行了全差分的调制器电路级设计，完成了各模块电路的设计，并在Cadence对电路进行了晶体管级仿真。在系统级设计中，本课题采用了前馈求和以及多位量化结构，以减小各积分器的输出，降低调制器的噪声，而且使得系统容易稳定。并采用了局部反馈进行零点优化，提高调制器对信号带宽内噪声的整形能力。本课题采用的是单环三阶三位量化结构，过采样率为64，信号带宽为200KHz，采样时钟频率为25.6MHz。经过Matlab的Simulink仿真，理想模型得到信噪比为125dB，有效位数为20.48位。通过建立的调制器非线性因素模型，对非线性系统得到的Simulink仿真结果为信噪比为104dB，有效位数为16.98位。为了减小调制器的谐波失真，晶体管级电路采用了全差分开关电容电路来实现。对各级积分器的结构进行了优化设计，为了减少闪烁噪声的影响，积分器采用了相关双采样(CDS)技术，并对局部反馈电路进行了改进设计。设计了高压摆率、高带宽的全差分运放，采用开关电容共模反馈。设计动态比较器以及多位量化器，来提高量化器的速度并且降低功耗，设计了反馈DAC的非线性补偿模块DWA模块电路，实现了对电容匹配误差的噪声整形。采用0.5μm工艺，对整体电路在Cadence下仿真，得到晶体管级仿真结果：信噪比为101.3dB，有效位数为16.54位，与所建立的调制器非理想模型仿真结果一致，验证了设计方法的正确性。