Sigma-Delta A/D转换器利用过采样,噪声整形和数字滤波技术,有效衰减了输出信号带内的量化噪声,提高了信噪比。与传统的Nyquist转换器相比,它降低了对模拟电路性能指标和元件精度的要求,简化了模拟电路的设计,降低了生产成本。本论文在对Sigma-Delta A/D转换器原理研究的基础上,基于TSMC0.18um工艺,采用1.8V工作电源,128倍的过采样率,6.4MHz的采样频率,设计了一个主要应用于音频信号处理的Sigma-Delta A/D转换器,分辨率达到16位。在调制器的设计中,本文采用了多级噪声整形MASH(2-1)级联调制器结构,同时,考虑了各种非理想因素对系统性能的影响,在SDtoolbox工具的帮助下使用Simulink进行调制器系统设计。并使用Cadence Spectre对模块电路进行设计仿真,包括运放,比较器,带隙基准电压源,CMOS开关,非交叠时钟产生电路等。在数字抽取滤波器的设计中,采用了分级抽取技术,使用MATLAB软件中的SPTool和FDATool工具对各级抽取滤波器进行优化设计。并在原有的滤波器算法的基础上,采用了CIC滤波器和半带滤波器,设计出了运算量和存储量都相对少的三级抽取滤波器系统,大大降低了功耗和面积。论文的仿真结果表明,所设计的Sigma-Delta A/D转换器信噪比达到102.3dB,满足系统需要的16位精度要求。