近年来,集成电路的飞速发展开启了穿戴式设备智能化的革命。混合现实（MR）技术是以穿戴式设备为载体,旨在让虚拟现实（VR）和物理现实做到完美融合的技术。数模转换器（DAC）是决定混合现实的沉浸式感知中重要的一环——音频品质的核心部分。目前穿戴式设备中DAC功耗可低至亚毫瓦级,而混合现实的沉浸式感知则同时要求其信噪比高达110 d B,解析度达到24位以上。传统音频DAC无法满足搭载于穿戴式混合现实设备上所要求的兼顾精度和功耗,因此有必要设计一款适用于穿戴式混合现实设备的高解析低功耗DAC。本文着眼于穿戴式混合现实设备高解析低功耗的要求,设计了一款级联式双截断低噪声泄漏Σ-Δ数模转换器。针对传统SMASH结构数字调制器整形能力上的缺陷,本文提出了基于延迟单元的噪声抵消SMASH架构,精确组合了两级环路,降低了泄漏的量化噪声;针对多比特量化导致的非线性问题,在内部DAC前引入了高效的双索引数据加权平均（bi-DWA）算法,通过使用两个反向的索引,在削减非线性的同时解决了一阶DWA存在的固有失真问题;针对低热噪声采样电容带来的高功耗,设计了带跟踪保持电路的直接电荷转换式DAC,降低了电容值与功耗的相关性,并在不损害归零DAC低串扰的优点下增强了信号能量。为了保证DAC转换精度,本文还设计了栅压自举开关、低噪声运放和低功耗低噪声带隙基准源。本文综合比较分析了数字调制器的结构,基于MATLAB和Simulink仿真平台,建立了Σ-ΔDAC和调制器的线性模型,确定了其增益和反馈系数;基于SMIC 0.18μm CMOS标准工艺,使用Verilog语言实现了调制器和DWA电路,于Cadence Virtuoso平台设计了模拟信号重建模块,并最终完成了整体版图的设计。后仿真结果表明在电源电压1.8 V,输入码率96 KHz,信号频率1 KHz下,系统信噪比为114 d B,动态范围118 d B,总功耗0.87 m W,满足了穿戴式混合现实设备中DAC高解析、低功耗的要求。