ADC(Analog to Digital Converter)是连接模拟世界和数字世界的桥梁，它可以将模拟信号转换成数字信号，有利于数据的存储、处理和传输。随着电子产业的飞速发展，ADC的应用也非常的广泛。Sigma-DeltaADC是众多ADC中的一种，它的原理及结构决定了它高精度，低功耗的特点，在ADC市场上占有着重要的位置。Sigma-Delta ADC主要由两部分组成：模拟调制器和数字滤波器。调制器的性能决定了Sigma-Delta ADC的性能，因此它的设计十分关键。由于Sigma-Delta ADC技术已趋近成熟，因此近年来，成为国内外多家大公司研发的热门产品，如何利用较简单的结构来实现较高的精度成为了大家追求的目标。本文对Sigma-Delta调制器的原理进行了深入分析，详细研究了过采样和噪声整形两大技术特点。过采样是以远大于Nyquist频率的频率采样，过采样技术可以降低信号频带内的噪声，而且使频谱在频域上分的更开，对电路设计要求变的相对简单。为了降低对过采样率的要求，Sigma-Delta调制器还使用了反馈式网络，使其具有独特的噪声整形技术。量化噪声被高通滤波整形，信号频带内剩余的噪声就非常少了，因此即使只使用1位的量化器，也可以达到很高的信噪比，具有较高的有效精度。本文还讨论了电路设计中非理想因素及噪声的影响，列举出了详细的理论公式，对实际电路的设计起到了一定的指导作用。本文严格按照模拟IC设计的流程实现，首先要根据simulink建模确定调制器的结构。Sigma-Delta调制器一般有单环结构和级联结构。单环一阶和二阶调制器不涉及到稳定性问题，而三阶以上结构就存在这个难点。级联结构可以达到很高的精度，但是其中会涉及到比较复杂的非线性问题。本文希望能采用一种比较简单的结构来达到较高的精度，实现电路设计简单而性能优良的目标。因此，本文选取了二阶单环结构，通过PSD仿真，能够得到预期结果，并确定了调制器的整体参数。在电路设计中，本文详细分析了各个模块所需的性能指标，并注意到噪声及非线性对调制器精度的影响，最后确定了各个模块的电路架构。对重要模块，比如放大器和开关电容积分器，详细分析了各种结构的优缺点，在MOS管尺寸及电容大小的选取上也颇为慎重，保证各个模块能够首先达到预期要求。在整体电路连线时，要注意电路时序的控制，必须对电路每个时态的工作状态十分清楚。经过反复仿真验证，本文对调制器最终输出的数字信号进行了提取及matlab分析计算，得到结果能够达到预期的目标。为保证性能良好，分析了调制器在各个corner下的结果，结果证明调制器能够稳定工作。本调制器的有效精度为16Bit，采用charter0.35μm工艺，SNDR达到100dB，功耗小于16mW。在此基础上进行了版图的设计，采用2P4M工艺，芯片面积为400μm×490μm。本文所设计的Sigma-Delta调制器结构简单，有效精度高，动态范围大，芯片占用面积小，具有现实意义。