硅微机械陀螺作为惯性传感器大家族中的重要一员，无论在我们的日常生活中，或是工业生产中，甚至在军工业上都不乏它的身影。其凭借着高精化、集成化、低能耗的特点已经成为了各大实验室和研究所的科研重点。而Sigma-Delta调制器作为硅微机械陀螺中的接口模块重要组成部分，不同于传统调制器，它拥有更高的信噪比，在高精度模数转换器上有着长足的发展。本文针对硅微机械陀螺设计了一种四阶前馈型Sigma-Delta调制器。其高精度的特性满足了硅微机械陀螺接口模块的设计要求。Sigma-Delta调制器高信噪比主要归功于噪声整形技术和过采样技术。通过增加采样频率降低带内的量化噪声功率，由于Sigma-Delta调制器传递函数本身具有的低通特性，能够将量化噪声调制到高频处经滤波器滤器，提高了精度。时钟馈通效应和电荷注入效应是影响开关非理想特性的主要因素，通过开关上体端短接的补偿结构可以使得方向等量电荷注入，有效抑制电荷注入效应。全差分放大器结构能够抑制偶次谐波、时钟馈通效应、噪声等影响，高精度的Sigma-Delta调制器代表运算放大器要拥有足够的增益，四阶Sigma-Delta调制器一般需要40dB的直流增益。通过MATLAB软件中的Simulink建立非理想模型并通过仿真结果验证方案可行性。本课题采用信号带宽20kHz，采样频率为10.24MHz。首先得到其理想模型情况下的的信噪比为145.5dB，其有效位数为23位。通过加入非理想因素模型，得到的有效位数仍为20位，噪底低于-140dB，证明该系统方案满足设计需求。在对系统电路进行整体设计之后，在Cadence软件下对本设计进行仿真，得到本调制器有效位数为16位，噪底低于-120dB，谐波淹没在噪底当中，满足设计要求。