模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）将传感器输出信号从模拟域转换至数字域,是传感信号采集系统中的关键模块。金属氧化物薄膜晶体管（Metal-Oxide Thin-Film Transistor,MO TFT）具有工艺温度低、均匀性好、迁移率高、可见光下透明和兼容柔性衬底等优势,被广泛应用于平板显示、电子标签及传感领域。基于MO TFT工艺设计ADC并与传感器一体化集成,可提高系统集成度,改善生物相容性,对柔性电子应用的开发具有重要意义。本文对ADC子模块电路拓扑进行改进。在运算放大器方面,针对正反馈共漏运放的增益与输出共模电压较低的问题,加入共源输出级搭建两级运放并流片测试,其增益和输出共模电压分别提高至27 d B和2.6 V;针对无源负载增强方案电容面积大与直流下输出电阻退化的问题,提出基于有源负载增强的层叠N型负载并以此实现纯N型共源共栅运放,该运放的实测直流增益为38.5 d B,增益带宽积为974 k Hz;基于该纯N型共源共栅运放构建两级运放,并结合前馈与密勒补偿使其仿真相位裕度达到82°,其直流增益和增益带宽积分别为71.6 d B和608 k Hz。在比较器方面,设计一种双正反馈动态锁存器,并采用伪CMOS技术优化其上拉锁存结构。在此基础上加入预放大级设计多级锁存比较器。测试结果显示,该比较器支持100 k Hz的工作频率,其输入失调电压为15 m V。对于自举开关,提出基于伪CMOS反相器的纯N型自举开关电路,其仿真信噪失真比相比于NMOS采样开关提高32.4 d B。对于数字逻辑,结合仿真分析伪CMOS逻辑单元与所设计的纯N型自锁三态门,阐述数字逻辑功能模块的电路实现。基于改进的子模块电路设计ADC。采用改进的多级锁存比较器与自举开关实现一个4位逐次逼近型（Successive Approximation Register,SAR）ADC。测试结果显示,该ADC在20 k Hz采样率下的信噪失真比为22.9 d B,其最大微分非线性和积分非线性分别为0.58 LSB和0.49 LSB。基于该SAR ADC与密勒补偿两级运放设计一阶噪声整形SAR ADC。仿真结果表明,在10 k Hz采样率下,当过采样率仅为4倍时,该ADC的信噪失真比为36.91 d B;当过采样率为8倍时,其信噪失真比提升至42.2 d B。