Sigma-delta ADC由于使用过采样和噪声压缩等技术,能够实现高精度模数转换。和传统的模数转换器相比,Sigma-delta ADC对模拟电路的性能以及器件匹配性要求较低,而且和其它数字电路更容易实现片上集成。随着片上系统(SOC)的迅猛发展,Sigma-delta ADC得到了越来越广泛的应用。本论文首先深入分析了sigma-delta调制器的工作原理,在此基础上详细论述了给调制器性能带来影响的各种非理想因素,这些非理想因素包括:时钟抖动,开关非线性电阻,开关热噪声,运放热噪声,运放有限直流增益、有限单位增益带宽、有限压摆率、饱和电压等。并且论文中推导了这些非理想因素对调制器性能影响的时域数学模型,基于此数学模型,使用MATLAB下的simulink对二阶sigma-delta调制器进行非理想建模,并仿真分析了各非理想因素对调制器信噪比影响的大小。论文中还提出了一种全局优化设计的思想,如何最优设计调制器电路参数得到其最佳性能是我们电路设计者不断追求的目标。论文还依据行为级模型仿真性能指标设计了16-bit二阶Sigma-delta调制器各单元模块,最终管级电路仿真结果表明本论文所建立的sigma-delta调制器非理想模型,能正确的预测电路性能,能为管级电路参数设计提供可靠的指导,缩短芯片开发周期,加速产品上市时间。