近年来,随着数字信号处理技术的发展,基于ΣΔ调制器的单比特信号处理方法已经开始得到一些应用。和一般的多比特信号处理不同的是,信号的所有信息都由一位的数据流来表示。直接对这种一位的数据流进行信号处理,将会带来很多好处。首先,它减少了电路内部的互连线,减小了走线的面积(尤其当数据线比较多时),避免了数据多路传输时的延迟不一致和数据线之间的干扰。其次,基于单比特的单元运算电路(如加法器,乘法器)结构简单,容易实现。因此单比特的信号处理能够节省电路实现成本提高电路的处理速度。本文首先介绍了使用ΣΔ调制器产生单比特数据流的原理。虽然ΣΔ调制器只使用1bit量化器(比较器),但是由于其采用了过采样和噪声整形的技术,使得其依然能达到比较高的精度。接着本文总结和设计了基于ΣΔ调制器的单比特的两种加法器和三种乘法器,对于每一种运算单元,本文都给出了时域和频域的仿真结果并对它们作了比较,结果表明第二类加法器和第三类乘法器的性能比较优秀。ΣΔ调制器的电路实现是集成电路设计的一个热点问题。基于有源积分器的ΣΔ调制器的性能会受到其使用的运算放大器的非理想性的影响,不容易实现宽带信号的处理,一般其能处理的信号带宽很难超过1MHz。本文设计了一种基于无源滤波器的宽带ΣΔ调制器,并给出了系统级和电路级的仿真结果。模拟结果表明,这种无源的调制器可以将输入信号的带宽扩展至10MHz,系统级和电路级的调制器动态范围能分别达到67dB和44dB。电路在TSMC 0.18um CMOS工艺上实现,当电源电压为1.8V时,功耗为14.5mW。