激光井底勘探器主要是利用半导体激光器的对温度的敏感特性监测井底的温度,采集温度信号而达到预防火灾和瓦斯爆炸的发生,进一步避免损失,在预防煤炭自燃和瓦斯爆炸能直到非常重要的作用。并且它也可以应用到广泛的其它各个领域内,比如它在海底地震预测,空间环境变化预测,火山爆发预测等都能发挥重要作用。高精度ADC(Analog to Digital Converter)是基于激光井底勘探器关键模块之一,它主要是转换由跨阻放大器放大的模拟信号为数字信号。本文开篇对激光井底勘探器作了基本的介绍,给出课题研究目的、主要意义,以及国内外的研究现状。由于高精度ADC系统的复杂性,所以先对一些传统ADC的工作原理和性能参数进行了详细介绍。然后,本文进行深入研究与分析一些Sigma-Delta ADC的整体结构和基本工作原理以及对不同Sigma-Delta ADC系统进行比对分析。通过对比传统ADC以及Sigma-Delta ADC分析得出,四阶一位全前馈Sigma-Delta ADC更能减少对积分器模块的非理想特性的敏感性,和减少内部积分器输入信号幅,并提高过载输入电压而增大∑△ADC的动态特性。所以最终选取四阶一位全前馈Sigma-Delta ADC做为系统结构,对其在Simulink中建立系统模型并仿真,确定了各个子模块的系统级参数。然后用cadence中的virtuoso对四阶一位全前馈Sigma-Delta ADC的一些子模进行了晶体管级设计及调试,重点讨论在实际设计中需要解决的问题与相应的技术并进行优化。本论文采用CMOS工艺设计高精度ADC,以获得更少的制造成本优势,得到理论上的15位四阶一位量化全前反馈Sigma-Delta ADC的调制器可仅需要1.8mW的静态功耗。同时本文对高精度ADC的应用提供了一条新的途径和视野。