∑△ADC(Sigma-Delta Analog-to-Digital Converter)作为一种高精度模数转换器被广泛应用在现代通信、医疗、便携式电子系统中。随着集成电路制造工艺向着深亚微米方向不断演进，电源电压降低以及应用系统，尤其是生物医学系统对功率消耗的要求越来越高，高精度∑△ADC的设计面临着越来越复杂的挑战，成为近年来学术界和工业界所关注的非常活跃的领域之一。　　∑△调制器是∑△ADC的核心部分，本论文针对供电电压低于1V，有效精度高于12比特的要求，对低功耗∑△调制器的设计和实现进行了全面深入的研究。论文主要研究内容如下:　　分析了深亚微米工艺下模拟集成电路设计遇到的困难和挑战。结合∑△调制器的基本原理，分析了目前现有低电压∑△调制器的结构与性能，比较了三类低功耗、多比特量化器结构与特点。　　提出了一种新型的分布采样前馈多比特∑△调制器结构。该结构消去了前向通路加法器;采用了前馈结构及多比特量化器有效地减小了调制器环路信号动态范围，降低了电源电压要求;采用了异步控制时序，从而降低了量化器、动态匹配逻辑及反馈DAC引入的环路延时，避免了高频时钟使用，节省了量化器功率消耗。　　通过分析比较四种低电压运算放大器的结构与性能，提出了偏置在弱反型区的套筒式运算放大器作为低电压下积分器的主体运放，高功效值的弱反型区晶体管的使用降低了运放的电流消耗。　　提出了动态功耗匹配策略。该策略应用于积分器，可以降低积分器25％的功耗，确保了调制器低功耗设计。　　深入地分析了∑△调制器实现中的非理想性因素，及其对∑△调制器性能的影响。对于高分辨率∑△调制器，开关电容电路实现中的非理想因素所引入的误差成为限制系统性能的主要误差来源。本文通过严格的理论推导，计算出了开关电容电路中各种非理想因素所引入的基带噪声功率增量，并定量分析了电路参数与前馈结构∑△调制器性能的关系，为∑△调制器设计中的结构参数选择与优化、电路设计等提供了基础工作。　　论文针对医用肌电图信号检测系统的应用，设计出一款基于分布采样的前馈二阶4比特异步控制∑△调制器结构。在电路非理想因素行为级仿真分析的基础上，确定了调制器系统参数、第一级运算放大器的参数和积分器采样电容的取值。　　论文的成果是在0.13μm CMOS工艺下，实现了一款供电电压为0.8V，信号带宽为10kHz的高精度、低功耗∑△调制器芯片。该芯片采用了开关电容电路作为调制器基本结构，弱反型区套筒式运算放大器作为积分器主体运放，利用异步时序控制的分布采样4比特量化器实现了信号量化和前向通路信号相加功能，显著地减少了电路硬件的复杂度和前馈结构的环路延时，完成了低电压下低功耗、高精度∑△调制器设计目标。测试结果表明，该调制器芯片在10kHz信号带宽下达到84dB的动态范围，84dB的信噪比和82dB的信噪失真比，无杂散动态范围可以达到95dB，在0.8V单一电源电压下，芯片整体功耗为48μW，满足了医用肌电图信号检测系统需求;进一步验证了基于分布采用前馈结构∑△调制器在低电压下实现低功耗、高精度∑△调制器设计的优越性与可行性。