模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的一种电路系统。模数转换器在数十年的发展中已经有了多种不同的结构,在速度,精度,复杂度上各有优缺点,本文设计所应用的电能计量领域的需求为高精度,低速度,因此选择应用过采样的和噪声整形技术的Sigma-delta吉构ADC。本文研究了Sigma-delta的基本理论,包括噪声整形技术和过采样技术,并在此基础上使用MATLAB软件对Sigma-delta调制器进行系统建模,建立了带有非理想因素的完整的调制器和噪声抵消电路模型,有效位数超过19位,建模仿真效果良好。本文使用CMOS0.18μm工艺设计了2-2MASH结构Sigma-delta调制器的电路原理图,并且完成仿真结果的分析,信噪比111dB,有效位数18位。其中为了对应系统级建模中积分器有增益系数和反馈系数,提出了一种改进型的全差分开关电容积分器结构,此结构可分别调整增益系数和反馈系数。结合了差分比较器和SRAM六管单元设计了一种三级的一位量化器,与时钟同步。提出一种可编程增益放大器的方法,在不设计运算放大器的情况下,运用电容和开关达到可编程增益放大器同样的效果,大大减小了设计难度和增益控制的准确度。