低功耗、高精度的模数转换器一直是模拟集成电路领域的研究热点之一。基于噪声整形和过采样技术的Sigma-Delta模数转换器由于其较低的功耗和较高的精度而广泛应用于计量、压力传感、工业过程控制、数字音频、数字电话等领域。采用过采样技术,降低频带范围内的噪声功率,提高系统的信噪比;而噪声整形技术将频带范围内的噪声整形到信号频带以外,提高系统的精度。　　本文基于Global Foundry0.35 um2P3M CMOS工艺设计了一种单环三阶前馈一位量化的Sigma-Delta调制器。　　首先,分析了Sigma-Delta调制器的基本原理和架构,并结合设计指标要求确定了采用单环三阶前馈一位量化的结构。　　其次,分析总结了Sigma-Delta调制器的主要非理想因素,如开关的有限导通电阻,运算放大器的热噪声和闪烁噪声,运算放大器的有限直流增益、有限带宽、有限压摆率,时钟抖动等。在此基础上使用MATLAB对这些非理想因素进行行为级建模与仿真,确定系统各参数的指标。　　最后在行为级建模的基础上,对调制器的积分器、运算放大器、量化器等关键电路进行电路级设计与仿真。为了减小运算放大器的1/f噪声和失调电压,在第一级积分器中加入了斩波稳定电路;采用前馈结构降低系统对运放摆率以及线性度的要求;采用一位量化,电路结构简单,引入的系统非线性更少,线性度更高,使得整体电路更易实现;加入了粗细调采样网络减小抗混叠滤波器的非线性负载的损耗。　　电路仿真验证结果表明,在电源电压5V,采样频率76.8kHz,过采样率为512的情况下,调制器的信噪比为118.30dB,有效位数为19.36bit,系统整体功耗为6.75 mW,满足设计的要求。