Sigma-Delta模数转换器（ADC）采用过采样技术、噪声整形技术以及数字滤波技术实现高精度模数转换，它利用成熟的数字电路制造工艺、采用相对简单的电路达到非常高的设计精度，所以被广泛应用到数字音频领域。Sigma-Delta ADC由模拟Sigma-Delta调制器和数字抽取滤波器组成。本文设计了一个适用于数字音频领域的Sigma-Delta调制器。论文首先研究了调制器的工作原理，比较了各种调制器结构的优缺点，针对16位精度的设计要求，完成了调制器阶数、过采样率和量化器位数等设计参数的选择，论文采用二阶一位单环采样型的调制器结构，过采样率为256倍。论文随后用MATLAB对所确定的调制器结构进行了行为级仿真，理想情况下，在20KHz音频信号带宽内，二阶调制器的信噪比可达到102dB，满足16位精度的设计要求；论文同时对电路中存在的非理想特性进行了分析。论文最后设计了调制器中开关电容积分器、运算放大器、比较器和两相非交叠时钟等晶体管级电路，完成了SPECTRE的仿真。论文针对20KHz的音频输入信号，设计了一个16位Sigma-Delta调制器。调制器采用全差分开关电容电路，电容采用MIM结构，采用UMC 0.18μm混合信号工艺，工作电压1.8V，功耗为6.5mW。仿真结果显示在256倍的过采样率、10.24MHz的采样频率下，信噪比（SNR）和动态范围（DR）分别可达到97dB和103dB，可实现16位的精度。调制器芯片版图面积为0.209 mm2。