医疗设备小型化、低功耗与高精度等发展趋向，对IC设计提出更高的技术要求。本文工作目标有二：一是基于梳理ADC的静态特性和动态特性，在折中设计和优化设计理念基础上，提取ADC芯片设计的FOM函数，为VCO架构ADC芯片做设计铺垫；二是通过比较研究已知ADC芯片架构优缺点，从VCO架构的设计方法学入手，设计超低功耗的VCO架构ADC芯片，评估性能，并对版图设计提出具体优化建议。论文的主要内容有四：（1）介绍ADC芯片的特性参数，分析对比已知ADC芯片架构的优缺点，基此，提出ADC芯片设计的评价函数FOM函数，为全文设计提供理论依据。（2）重点阐述VCO架构ADC的设计方法学——时间交错法，通过建立模拟量到数字量的转换函数y[n]，比较研究了该方法学的3种设计情况。（3）利用已知的设计方法学，设计VCO架构ADC芯片的各种模块，主要包括S/H模块、VCO模块和Reset Counter模块等，并给出了完整电路设计原理图。（4）在Cadence软件平台上提取网表，建立HSPICE模型，反复校核仿真结果，评估基于FOM函数，并提出优化方案以及版图设计的考虑。研究结果的关键数据是，在1.2V电源供应下，12bit的VCO架构ADC芯片消耗的功耗不超过5μW；在供应电源下降到0.55V时，该芯片的功耗可达nW级。研究结论认为：本工作针对VCO架构ADC电路，分析各模块的低功耗方案，研究总结了前人在ADC低功耗设计方面的积累，在此基础上提出了超低功耗设计的新方法，为医疗设备的优化提供技术支持，也符合节能和低碳的绿色设计理念。