在模数转换器设计领域里，高速度与高精度一直是设计所追求的两个主要目标。但是现有的设计水平无法兼顾二者，因此设计总是针对应用优化速度与精度中的某一性能。在数字音频、数字测量、数据采集等应用中，高精度的模数转换器是主要的需求。Sigma-Delta模数转换器通过结合模拟调制器与数字抽取滤波器实现了高精度的数据转换，是当今高精度模数转换器设计所采用的主流结构。Sigma-Delta ADC主要由模拟调制器与数字抽取滤波器组成，本论文在阅读了大量参考文献的基础上，对Sigma-Delta模拟调制器的设计进行了系统的研究，并采用TSMC0.25um工艺设计了单比特量化两级级联的三阶噪声整形调制器，此调制器可以达到14比特的精度，低功耗低电压工作，可应用于数字音频领域中。　　 本论文的具体安排如下：　　 第一章为绪论：具体论述了研究Sigma-Delta模数转换器的意义、发展现状以及其发展趋势。　　 第二章为转换器的基本理论：分别讨论了采样和量化过程，引出了过采样与噪声整形这些设计思想，最后比较了Nyquist采样率ADC与Sigma-Delta ADC各自的优缺点；　　 第三章为Sigma-Delta调制器的原理与结构：从对Sigma-Delta调制器的线性建模出发，分析了其噪声整形的工作原理，并给出了常见的调制器结构；　　 第四章为三阶级联的Sigma-Delta调制器系统设计与行为级仿真：在理论上对三级级联的Sigma-Delta调制器的分析后，利用matlab进行了行为级的仿真，制定了系统采用的结构参数；　　 第五章为Sigma-Delta调制器单元电路设计与实现：针对应用设计采用离散时间的调制器实现形式，考虑到电路的非理想性能，定量的计算了为了保证设计精度各单元电路所应达到的指标。在TSMC0.25μm工艺下，设计了调制器中各单元电路模块并构成了Sigma-Delta调制器系统，最后给出了物理版图；　　 第六章为Sigma-Delta调制器的电路仿真结果：在cadence仿真环境下，对调制器的单元电路与系统都进行了仿真并给出了仿真结果，在对系统仿真结果的数据处理后发现与行为级的仿真结果相符合。　　 第七章为结论：根据仿真结果得出结论：本设计的Sigma-Delta调制器对音频(20～20KHz)输入信号，当过采样率是80倍时，其动态范围大于85dB，可以达到14比特的分辨率，符合设计要求。