音频输出系统是多媒体SoC芯片中一个不可缺少的部分，它的作用是将存储于内存中的数字音频数据通过DA转换，变换成人耳所能听到的模拟音频信号。目前，人们对于音频播放的失真度和信噪比要求越来越高。而Sigma-Delta编码的DA转换器恰恰能以高信噪比的优点满足人们的需要，因此，也成为了研究的热点。本文着重于Sigma-Delta调制器的数字模块设计，给出了该模块的详细设计过程，并对其中的过采样滤波器结构及Sigma-Delta的调制模块进行改进，使其具有较高的信噪比。本文首先介绍了模块的数据通路设计，在支持传统的16位PCM音频编码的基础上，本设计加以改进，对于各种格式的PCM编码具有更好的兼容性，能够节省软件转换所耗费的CPU资源。其次，本文给出了系统中过采样插值滤波器的详细设计过程。对各种滤波器结构进行了比较，提出了适用于SoC芯片的滤波器结构，具有灵活性和可重用性。并且本文对滤波器的各项系数进行了设计及优化，使其满足性能的要求。Sigma-Delta调制器是设计的关键，它的性能好坏直接影响了系统的各项指标。虽然Sigma-Delta调制器具有诸多优点，但是由于Sigma-Delta调制器的特性，对于小幅度的音频信号，它的信噪比并不理想。本文对调制器的结构进行了分析与选择。在传统的Sigma-Delta调制器结构的基础上，提出了自适应的调制方法，使其对于小幅度的音频信号输出仍能具有较高的信噪比，并且通过对模拟电路的增益调节，使得信号的输出不会发生幅度失真。这一改进使得信号在较大的幅度范围能都能具有很高的信噪比。本设计从原理出发，由Verilog硬件描述语言加以实现，并且经DC综合，物理设计，最终在0.18um工艺下进行了流片。本文给出了该设计的多项验证结果，包括行为级的matlab仿真，RTL级的波形仿真，数模混仿的数据分析，综合后的面积及功耗估算，以及最终芯片的测试结果。表明该设计结果与理论符合的较好，具有很高的信噪比。