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传统模数转换器的内部设置了前置高精度模拟滤波器,要提高转换器的精确度就需要提高模拟滤波器的稳定性和精确度,而高精度模拟电子器件对集成度、温度变化等非常敏感。在晶体管尺寸不断缩小到深亚微米的今天,不论是内部干扰,还是来自电路高度集成造成的噪声干扰都会影响模拟电路的匹配精度和稳定性。为了解决这些问题,采用过采样和噪声整形技术的Sigma-Delta ADC应用于数据转换领域。Sigma-Delta ADC对模拟器件的精度和稳定度要求不像传统ADC那么高,具有精度高、线性度好、量化噪声小、抗干扰能力强、易于和数字电路集成等特点,可以较低成本实现。Sigma-Delta ADC广泛应用于高精度音频信号处理和数据采集等方面。本文重点对Sigma-Delta ADC的调制器部分进行了研究和分析,并且设计了一种应用在民用音频系统的12位单环二阶Sigma-Delta调制器。设计过程中,首先用MATLAB仿真软件SIMULINK对Sigma-Delta调制器的理想模型和非理想因素进行分析并建模,非理想因素包括积分器非线性、运放直流增益非理想、时钟抖动、电容噪声等。根据仿真结果,确定调制器为一位量化的单环二阶结构,过采样率OSR=256,然后对组成Sigma-Delta调制器的子电路进行晶体管级设计,采用的是Chartered 0.5um CMOS工艺,设计电路模块包括运算放大器、动态比较器,积分器等,最后给出运放和动态比较器的版图。经过仿真测试,采用折叠共源共栅(Folded-Cascode)结构的运算放大器,直流增益达到92.13dB,单位增益带宽115MHz,相位裕度65.66°。最后对整体电路仿真,仿真结果显示调制器输入信号为10KHz,信噪比85dB,有效位数大于12位,满足设计指标。