近些年,随着数字音频事业的迅速发展,对A/D转换器的精度要求也越来越高。Sigma-Delta A/D转换器由于充分利用了过采样和噪声整形等技术,可以比较容易的实现高精度。本文的目的是设计一款16位精度的高性能Sigma-Delta A/D转换器。该转换器包括调制器和数字抽取滤波器,调制器将噪声整形到信号带宽之外,数字滤波器滤除信号带宽外的噪声。本文的主要内容包括：1、重点介绍了Sigma-Delta A/D转换器,首先介绍了整个转换器的结构,包括调制器和数字抽取滤波器两个部分,接下来分别介绍了调制器和数字抽取滤波器的原理以及相关的参数。2、运用MATLAB的Sigma-Delta设计工具包进行系统设计,确定了采用2-1级联结构的调制器,仿真得到了调制器的增益因子和级间耦合系数,通过对各非理想因素的分析和仿真得到满足条件的各个模块的具体参数,包括运放的直流增益、单位增益带宽和压摆率、饱和电压、热噪声、开关非线性和时钟抖动等,利用滤波器设计工具包设计了CIC滤波器和两个半带滤波器。3、调制器部分设计了运算放大器、比较器、非交叠时钟电路和开关网络等模块,其中重点在于运算放大器的设计,我们设计了运放的主体电路、偏置电路和共模反馈电路。比较器采用简单的动态比较器实现。数字抽取滤波器实现了CIC滤波器和两个半带滤波器的代码编写和仿真。4、采用CSMC0.5μm混合信号工艺完成了版图设计。其中调制器部分版图用Cadence的Virtuoso工具进行了全定制的设计,数字抽取滤波器由Encounter自动布局布线完成。最终设计完成的调制器能够在信号带宽20KHz内达到90dB的信噪比,面积为0.2139mm2,功耗为12.5mw；数字滤波器面积为11.236mm2,功耗约为20mw。