随着电子技术的发展,人们对数模转换器精度的要求越来越高,迄今为止,Σ?Δ数据转换器结构成为数字VLSI技术中执行高精度AD转换最吸引人的方法。Σ?Δ(Sigma-delta)转换技术是建立在过采样、噪声整形和数字降频滤波器技术三大基础技术上的完全不同于传统模数转换技术的另一类转换技术。首先,采用过采样噪声整形技术实现高精度模数转换,和传统的Nyquist率模数转换器相比,它可以避免对模拟电路性能指标和元器件匹配精度的较高要求,可以充分利用现代VLSI技术中的高速、高集成度、低成本的优点。其次Σ?Δ转换器采用DSP技术,其数字化特性可以使之很方便地集成到其他的数字芯片上,工艺不具有特殊性,这使它在成本方面也可以下降,优于其他A/D转换器。本文对一种适用于低频信号范围的过采样Σ?ΔA/D转换器的调制器部分进行了系统结构和电路研究,输入信号带宽5kHz,转换器精度12位,建立了调制器的行为级模型,并通过仿真数据的处理指导了调制器的电路设计。论文首先对Σ?Δ调制器的原理进行了介绍,分析了各种结构及参数对调制器精度和信噪比的影响;接着,在理论指导的基础上,利用MATLAB的Simulink工具包对二阶Σ?Δ调制器进行了行为级建模和仿真,通过FFT分析得到了输出信号频谱、调制器的精度和信噪比等性能指标;为了对Σ?Δ调制器进行完整的行为级仿真,构造了在Simulink环境下Σ?Δ调制器的噪声模型,考虑了影响调制器性能的一些主要非理想因素,通过仿真验证了噪声模型的正确性;最后,设计实现了调制器的电路结构,对于运算放大器、积分器、比较器、时钟产生等电路,利用HSPICE对各电路进行了仿真,验证其功能,给出了Σ?Δ调制器整体电路仿真结果;对最终仿真结果导入MATLAB中得到了电路实现的调制器的性能指标。最终结果表明:设计的二阶Σ?Δ调制器在采样时钟为2.56MHz,过采样率为256时,采用单位量化,信噪比74.6dB,精度为12.13bits,达到了设计要求,可以用于低频信号下的数据转换领域,如温度补偿振荡器中的A/D转换器的应用。