模数转换器作为模拟信号和数字信号的接口转换电路,被广泛应用于通信基站、医疗设备、卫星接收系统、雷达、红外成像、数字示波器、消费类电子等领域。首先受到消费电子市场的不断推动,由电池供电的便携式设备日益普及,要求模数转换器在实现高性能的同时消耗尽可能小的功耗。同时,随着集成电路工艺的不断发展,电源电压在不断地降低,因此低电压设计也是非常的重要。在众多模数转换器的结构中,流水线结构是使用最为广泛的一种结构。本论文首先简要介绍了流水线模数转换器的原理和结构,分析了各种影响模数转换器性能的非理想因素,并分别从系统级和电路级探讨了低功耗的设计技术。最后完成了一个10比特1.2V电源电压40MHz采样频率的流水线模数转换器的设计。该模数转换器采用1.5位每级的流水线结构实现,为了保证采样高于奈奎斯特频率输入信号时的线性度,输入端仍然采用了采样/保持电路。在低电源电压下,为了得到高增益、大带宽、大摆幅的运算放大器,采用了两级运放的形式,第一级为折叠共源共栅结构,第二级为共源级结构,并且共栅补偿被用来降低运放的功耗。电路主要通过运放共享技术来减少模数转换器所需要运放的个数来降低系统的功耗,以及通过电容逐级缩减和采用动态比较器等技术来降低功耗。该模数转换器芯片采用SMIC的0.13μm,1.2V,1P8M mixed-signal CMOS工艺实现,有效面积为1.76×1.04mm~2,核心功耗为15mW。在SS工艺corner下,温度为75度时,输入信号奈奎斯特频率,40MHz采样时钟频率ADC的动态仿真结果为信噪失真比(SNDR)60.8dB@19MHz,无杂散动态范围(SFDR)76.8dB@19MHz,高频输入信号下动态仿真结果为SNDR 59.8dB@39MHz,SFDR74dB@39MHz。