随着通信技术的迅速发展,人们对于信号处理的要求也越来越高。ADC作为模拟世界和数字世界的桥梁,在现代通信系统中处于至关重要的位置。为了满足各种应用环境,如今已经发展出各种不同类型的ADC,而流水线ADC在速度与精度方面有着不可替代的优势,因此广泛应用于高速高精度的通信设备中。本文将采用流水线结构,设计一款12位分辨率40MHz采样频率的ADC。论文首先介绍了采样的基本理论,给出了ADC各项性能指标的明确定义。之后介绍了各类ADC的工作模式并详细阐述流水线ADC的工作原理以及电路采用的数字校正算法。在设计过程中,首先采用了Matlab/Simulink建模,选取的流水线结构为五级2.5位子级加一级2位Flash＿ADC,并给出了理想模型的仿真结果。之后分析了电路中存在的各种非理想效应,包括热噪声、电容失配、运放的有限增益和带宽、比较器失调和时钟抖动。根据计算确定电路中各模块的详细参数,并给出了加入非理想因素后的模型仿真结果。电路设计中采用了栅压自举技术和下极板采样技术。分别描述了流水线ADC中的采样保持电路、Sub＿ADC、MDAC等模块的设计,给出了他们的仿真结果以及相应分析。其中运放采用了增益增强型运放,在获取高增益的同时保证了高带宽,该运放的增益达到99.2d B,带宽达到611.07MHz。为了降低电路整体功耗,流水线后级采用了电流更小的套筒式共源共栅运放。比较器采用了开关电容型预放大锁存比较器,仿真结果显示该比较器在40MHz时钟频率下可以正常工作,同时通过蒙特卡洛分析,可以得到其失调电压满足设计要求。最后介绍了版图设计中需要考虑的因素,完成了流水线第一子级的版图设计与后仿真,主要包括增益增强型运放、比较器以及电容阵列的版图设计,并给出了各模块以及第一子级整体版图的后仿真结果。本文基于TSMC 0.13μm CMOS工艺,完成了流水线ADC电路设计以及第一子级的版图设计。仿真结果显示在各个工艺角下,ADC性能均能满足设计要求,其中在tt工艺角下,ENOB达到11.57bits,SNDR与SFDR分别达到71.42d B和91.59d B。同时后仿真结果表明第一子级版图功能正确并且精度和速度均达到设计指标要求。