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Sigma-delta模数转换器采用过采样技术、噪声整形技术和数字滤波技术,以速度换取精度,来实现高分辨率。和Nyquist采样率模数转换器相比,sigma-delta模数转换器大量采用了数字信号处理技术,从而可以充分利用现代大规模集成电路(VLSI)工艺高速、高集成度的优势,实现低成本高性能的模数转换。本论文针对高精度的sigma-delta模数转换器的设计和实现进行了深入的分析,主要的研究工作如下:1、首先阐述了sigma-delta模数转换器的基本工作原理,指出了实现高精度sigma-delta模数转换器的关键技术,并比较了多种结构的高精度sigma-delta模数转换器,总结了各种技术的特点及实现方法。2、通过Matlab建模,分析了电路实现sigma-delta调制器需要考虑的各种非理想因素,及这些非理想因素对signa-delta调制器性能的影响。对于高精度的sigma-delta调制器,当采用开关电容电路实现方式时,器件非理想因素引入的误差往往会成为限制sigma-delta调制器性能的主要误差来源,文中通过分析,推导出了各种非理想因素在sigma-delta调制器基带内引入的失真和噪声。定量分析了各种电路参数对sigma-delta调制器性能的影响,为sigma-delta调制器结构的选择和优化提供了依据,从而使电路设计过程更具有针对性。3、在标准CMOS工艺下,采用开关电容电路技术,实现了18位高分辨率的sigma-delta调制器总体结构。在单元电路设计上,设计了两级运算放大器,其增益达到了101dB,压摆率达到了62V/μs;根据噪声要求,各级积分器采用不同的采样电容;设计了4位量化器、两项不交叠时钟的产生电路、高电源电压抑制比的带隙电压源电路;并对总体电路进行了模拟仿真,仿真结果显示调制器达到了设计指标要求,与行为级仿真结果较为接近,验证了从行为级设计仿真到电路实现的设计流程的正确性,以及电路实现的正确性。