随着集成电路技术和无线通信技术的快速发展,可植入式、便携式以及可穿戴等智能应用得到了快速的发展和普及,模数转换器(ADC)作为检测、控制系统中将自然界模拟信号转换为可处理的数字信号的重要接口,在无线通信中扮演着重要的角色。为了满足易集成、低功耗、长寿命的发展需求,低电压低功耗的模数转换器成为当前的研究热点。论文旨在设计一款低电压逐次逼近寄存器型模数转换器。论文首先阐述了 SAR ADC的基本工作原理、性能指标以及几种常见的低电压设计技术;调研了应用于SAR ADC的电容开关方法并分析了它们的优缺点,在此基础上提出了一种应用于低电压SAR ADC的二进制电容阵列及其低功耗开关方法,该方法只使用两个参考电平就实现了很高的能量利用率,同时减少了电容数量和DAC输出共模的变化;设计了一个分裂电容阵列,在保持最低位电容和dummy电容不变的同时,其它的高位电容都分裂成两个相等的电容,在实际的转换过程中,有联合、分裂以及浮置等电容开关操作;从匹配度和开关噪声方面优化了 DAC单位电容的选取;从线性度和采样误差两个方面优化了 SAR ADC的采样开关电路;对低电压比较器进行了研究设计,比较器由两级预放大器和锁存器构成,对两级预放大器的增益、带宽、噪声以及功耗进行优化设计;比较器采用自动校零技术来消除比较器的失调误差。最后对控制逻辑时序进行了研究设计,使用同步时序控制逻辑。本文基于TSMC 130nm CMOS工艺进行版图设计,面积为500μm×390μm。后仿真结果表明最差工艺角情况下,当模拟和数字电源电压为0.6V,采样率为1MS/s时,其信噪失真比(SNDR)达到67.1dB,有效位数(ENOB)为10.9dB,功耗为10μW,满足了设计指标的要求。