生物电信号是一类特殊信号,能在一定程度上反映出人体的健康状态和生命特征。生物电信号在许多医学相关应用中如检测、治疗等方面，扮演着十分重要的角色。针对生物电信号本身所具有的一系列特点如低幅度、低频率等,Sigma-Delta ADC的突出优势使其成为一个很好的选择。Sigma-Delta ADC通过利用过采样、噪声整形和降采样数字抽取滤波等技术来获取高精度。在模拟领域可以通过要求不高的模拟电路处理低精度信号，降低模拟电路设计难度；而在数字域进行高精度的信号处理，充分发挥了数字电路的强大信号处理能力的优点。　　本研究首先对Sigma-Delta ADC进行了概述，并对较奈奎斯特ADC和Sigma-Delta ADC之间的特点和性能进行比较，以明确Sigma-Delta ADC在高精度领域的突出优势。紧接着分析了Sigma-Delta调制器的基本原理，并对Sigma-Delta调制器性能与调制器的阶数、过采样率和量化器之间的关系加以总结。通过MATALB工具验证了所选调制器结构的可行性，并利用MATALB中的Simulink工具进行建模。分析了各种非理想因素的影响。同时分析计算出后续电路设计所需的各参数值，如采样电容值，积分器中运放的直流增益、带宽、压摆率等，为电路的设计提供了可靠依据。电路部分主要完成了两相不交叠时钟电路、开关电容积分器、动态锁存比较器等模块的设计。本论文基于TSMC65nm工艺，设计了一款电源电压为0.9 V,釆样频率为250 kHz，有效位数为16bit的用于生物电监测的低功耗单环二阶一位量化Sigma-Delta调制器。利用Cadence仿真平台中的Spectre工具完成各个子电路模块以及调制器整体电路的性能仿真，并将调制器的仿真输出数据导入 MATLAB中进行FFT频谱分析。仿真结果表明所设计的Sigma-Delta调制器的SNR、SNDR、SFDR、THD、ENOB分别为96.6 dB，96.4 dB，102.8 dB，-98.5 dB，15.73 bit，基本符合设计要求。