AD转换器是现代通信、雷达、声纳以及众多消费电子产品中的关键器件。作为模拟向数字电路转换的接口电路的关键，高性能的模数转换器对设计系统的实现至关重要，而当今科学技术的发展对AD转换器性能，特别是转换速度的要求越来越高，甚至已经成为决定设备性能的关键因素。 本文对各种高速的模数转换器的结构进行了分析，并选择了全并行结构(Flash)模数转换器作为设计课题的研究方向。论文首先从原理入手，系统分析了全并行结构的模数转换器的功能与特性，根据功能划分各个子模块并分别就各个子模块予以研究，在全并行模数转换理论的研究基础上着手实际电路的设计；然后详细介绍了超高速ADC芯片的版图设计和测试。首先采用TSMC的0.18μm CMOS工艺设计了6bit全并行超高速ADC，仿真结果表明，在16.6MHz信号输入，采样时钟为1GSample/s时，有效位可达5.9bit。然后对第一次设计的芯片测试结果以及测试中发现的问题进行了总结并且提出解决方案，在此基础上对第二次设计的芯片系统进行了改进。高速模数转换集成电路设计对电路模块的失调电压、带宽等性能有很高的要求，因此本文针对各个模块的设计分别进行了具体分析和优化，设计出高速比较器和相应的纠错电路。仿真结果表明，在输入信号为16.6MHz正弦信号、采样时钟为1GSample/s时，4bit ADC芯片的有效位达3.95bit，积分非线性和微分非线性的最大值都分别小于0.03LSB，功耗约为330mW。电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺，电源电压3.3V。在芯片测试结果表明，采样时钟为1GSample/s时，4bit ADC芯片可以有效地进行静态转换，并且成功验证了其动态功能，详细的动态性能参数将在下一步的键合或封装测试中给出。