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∑△调制技术自二十世纪六十年代诞生以来，经过若干代的发展，现已成为超大规模集成电路系统中实现高性能数模转换接口电路的主流技术之一。基于∑△调制技术的∑△数据转换器，结合应用过采样技术和噪声整形技术，能够把量化噪声推到高频端，从而显著地提高数据转换器的信噪比，与传统奈奎斯特率数据转换器相比，它具有明显的优点：一方面，它充分利用了现代CMOS工艺技术高速高密度的特点，采用数字信号处理技术来完成高分辨率模拟信号的转换，适应了现代先进工艺低压工作和便携系统低功耗工作的要求；另一方面，作为∑△数据转换器核心的∑△调制器实现电路简单，并且对模拟电路的非理想因素具有很低的敏感度，这样极大简化了对模拟器件匹配的要求。现在，∑△调制技术中噪声整形的概念依然被不断地提炼，并应用到新的领域中。
∑△调制器是一个非线性系统，本论文在综合当前研究现状的基础上，对∑△调制器的理论进行了回顾，并对1-bit量化∑△调制器的非线性特性、设计方法以及测试方法等进行了研究和论述。
首先，论文阐述了过采样和噪声整形的概念，并从线性模型出发，对∑△调制器的性能参数作了介绍，同时还对调制器常用的拓扑结构及常用技术等作了说明。采用1-bit量化器的∑△调制器具有强烈的非线性，如样式噪声和稳定性等。论文运用数学手段从极限环的角度分析了样式噪声产生的原因，理论分析表明，高阶调制器比低阶调制器具有更好的样式噪声特性，合理利用模拟电路中的热噪声，可以破除极限环，更好地抑制样式噪声。论文采用拟线性模型，对∑△调制器的稳定性进行了分析，并总结了判断∑△调制器稳定性的经验公式。
其次，论文提出了一种新型的∑△调制器行为级设计方法。它采用分别设计∑△调制器传输函数的零点和极点的方法，用数值计算程序来综合高阶∑△调制器的噪声传输函数的极点，并运用噪声功率增益作为稳定性参量来判断所设计的∑△调制器的稳定性；同时，论文还给出了调制器中积分器系数映射实现的方法，并根据∑△调制器的通用结构，推导提出了状态变量缩放的解析公式。
再次，论文设计了两个采用1-bit量化器的单级高阶∑△调制器以及话带编解码芯片模拟前端电路。设计从∑△调制器的规格要求出发，先在行为级综合得到噪声传输函数，然后运用包含了电路噪声和非理想因素的simulink模型进行仿真，最终用电路实现。第一个设计为256倍过采样的三阶∑△调制器，具有8kHz信号带宽和14-bit精度，主要用于声频信号处理；第二个设计为64倍过采样的五阶调制器，具有100kHz信号带宽和16-bit精度，主要用于高品质音频信号处理电路，设计中采用1-bit量化前馈结构以降低调制器对电路中运放的性能参数要求。电路设计仿真表明，在3V电源电压工作时两者的功耗分别为3mW和13.6mW。话带编解码芯片模拟前端电路包括三阶∑△调制器、带隙基准电压参考源、开关电容滤波器、输入缓冲器和输出驱动器等电路。文中设计的新颖的启动电路，可以彻底避免带隙基准电路在上电过程进入第三个简并点的问题，使带隙基准能够可靠地为调制器电路提供参考电压和偏置电流。整个电路用0.25umCMOS工艺设计并进行了多项目晶圆(MPW)流片。
最后，论文对设计的∑△调制器进行了测试和分析。文中提出了用数字代码作为激励源的方法测试∑△调制器，可以降低传统模拟测试方法对测试环境的要求，并提高测试结果的准确性。测试结果表明，芯片功能正常，性能参数测试结果与仿真结果较好地吻合。