随着半导体器件尺寸的缩小，片上系统成为低成本设计的发展趋势，模数转换器在片上系统中作为模拟信号和数字信号的接口，发挥了越来越重要的作用。∑△模数转换器将过采样和噪声整形技术结合，能实现奈圭斯特转换器所难以做到的高精度数据转换，在众多模数转换器结构中占有重要的一席之地。随着半导体工艺技术的迅速进步，∑△模数转换器也正在朝着低功耗、高精度的方向发展。 本文设计了一个针对数字音频应用的低功耗、高精度∑△模数转换器，其精度为16比特，信噪比为97dB，有效信号带宽为20KHz。围绕该模数转换器的研究与设计，开展的主要工作有：设计了改进型单环三阶单比特∑△调制器，采用前馈和局部反馈相结合，保持了良好的噪声整形性能，同时降低了积分器的输出信号幅度，从而降低了功耗；采用开关电容技术，在0.35um标准CMOS工艺下设计并用HSPICE在多工艺角下仿真通过了调制器的详细电路；设计了多级级联型降采样数字低通滤波器，其主要部分通过了RTL行为级验证。 在创新性方面，本文在前人工作的基础上，主要取得了如下成果：改进了深亚微米混合信号电路设计流程，其中主要是提出了在电路设计验证中采取SPICE搭建考虑非理想特性的运放、开关、比较器的宏模型，从而在适量增加仿真时间的基础上提高了行为级验证的精度；在模数转换器的系统行为验证中，提出了“数据扩展法”，能够以较少的采样点数获得较精确的指标评估；在电路设计方面，提出并设计了一种新颖的带隙基准参考源，它在控制部分仅采用单个PMOS晶体管，从而避免了传统结构中双晶体管的失配带来的误差，并且由于采用零温度系数电流产生参考电压，因而保持了在低电源电压下工作的特性。