随随着集成电路深亚微米技术的快速发展,系统集成已经深入到许多领域。特别是片上系统(SOC,system on chip)已经成为便携式音频设备和无线通信设备的重要研究课题。因此,研究朝着高性能低功耗方向迈进。在音频应用中,模数转化器限制了系统主要性能。现阶段,一个音频模数转换器的性能对于便携式多媒体播放器和硅材料微电子机械系统(MEMS,micro electro mechanical system)扬声器具有重要价值。基于电池供电,同时追求高音质的设备,市场对于音频ADC设计的挑战向着低功耗和高精度迈进。针对这种市场需求,本文主要研究了0.9伏16比特音频Sigma-Delta调制器的设计。介绍了Sigma-Delta技术的工作原理、稳定性问题和噪声后,着重从系统设计、电路设计、版图设计的角度来分析研究。系统上本设计采用了三阶单环前馈、单比特量化的系统结构,减小了系统复杂度;在电路设计中提出了改进型自举开关和改进型运放偏置等电路,设计了大输出摆幅、低功耗两级运放,设计了时钟自举电路来使开关良好导通。设计采用了SMIC的0.18-μm,单层多晶六层金属的CMOS混合信号工艺实现,芯片核心面积为0.42mm~2,功耗约为300μW。芯片在现有的测试条件下,电源电压为0.9V,5.632MHz采样频率下,输入峰峰值为1V的差分信号,22KHz音频带宽内的噪底为-91.49dB,在不考虑两次谐波及三次谐波的情况下,信噪失真比(SNDR)为80.86dB。