声音是人与人之间传递信息的重要媒介,目前人们对电子产品的声音质量要求越来越高,要有好的音质,高分辨率的模数转换器是必不可少的。结合了过采样和噪声整形技术的Σ-Δ模数转换器处理的信号频率不高,但可以达到很高的分辨精度,很适合应用于音频信号转换。此类模数转换器对于对工艺非理想因素不敏感,对元件的失配有着很好的容忍度,非常符合当今主流的VLSI技术。　　本论文对Σ-Δ模数转换器进行了深入的原理分析,在此基础上设计了一款适用于音频领域有效精度为16比特的三阶单环Σ-Δ调制器。调制器采用1.8V低电源电压供电,通过选择合理的拓扑结构和优化系统参数,使得电路在低电压条件下仍取得良好的性能。论文讨论了过采样和噪声整形技术,分析了低通Σ-Δ调制器的各种结构的特性。利用Matlab中的SDtoolbox工具箱对调制器进行行为级仿真和FFT分析,确定调制器的拓扑结构,并研究了电路中非理想效应对调制器性能的影响,然后加入噪声模型进行进一步仿真,最终确定各单元电路的设计指标。在此基础上对此Σ-Δ调制器进行了晶体管级电路设计,包括跨导运算放大器、一位量化器、时钟产生电路、一位反馈DAC等,并通过Spectre对各电路进行了仿真验证,最后进行了电路版图的设计。　　本文设计的三阶单环内插式Σ-Δ调制器采样SMIC1P6M0.18um CMOS混合信号工艺,工作在1.8V的电源电压下,采样时钟频率为6.4MHz,过采样率为128,输入信号范围为0-25kHz。在考虑非理想因素的条件下,信噪比为103.4dB,满足16位的精度要求。