作为模拟信号与数字信号之间的接口电路，模数转换器(ADC)是雷达、军事和医疗成像、现代通信以及消费电子产品中的关键器件。当今科技的迅速发展对ADC的性能，特别是对转换速度的要求越来越高，ADC性能的好坏甚至已经成为决定设备性能的关键因素。　　 本文以超高速ADC作为研究方向，在分析了各种高速ADC的结构和性能后，采用了全并行(Flash)结构设计实现4比特2GS/s Flash ADC。论文首先分析了Flash ADC的功能和特性，根据功能划分各个子模块，然后完成各个子模块的电路设计。该ADC包括采样保持电路、分压电阻网络、前置放大器、第一级比较器、第二级比较器、SR锁存器以及数字编码电路。为了减小沟道电荷注入以及时钟馈通等机制所带来的误差，采样保持电路中采用差分结构并增加了虚拟管；电阻网络采用了折叠结构，相对于传统结构，本设计有效抑制了输入信号对参考电压的干扰；为了加快过载恢复，在前置放大器和第一级比较器中加入了重置晶体管：相对于传统结构，本设计的模拟电路部分采用了流水线设计以提高转换速度；全并行ADC编码电路中通常存在的两个问题是：温度计码中的火花码以及比较器的亚稳态效应。前置放大器和第一级比较器中的重置晶体管减少了由过载恢复不足引起的火花码，两级放大器和SR锁存器的级联再生时间很大程度上减少了亚稳态效应；同时，编码电路将温度计码转换为格雷码再转换为二进制码，进一步减少了火花码以及亚稳态效应的影响；相对于传统结构，本设计的编码电路只采用异或门实现以提高可靠性。　　 本设计采用SMIC0.18μmCMOS工艺，电源电压为1.8 V。后仿真结果表明，在输入9.8 MHz正弦信号，转换速度为2GS/s时，积分非线性和微分非线性的最大值分别为0.04LSB和0.06LSB;在2GS/s时，信噪失真比大于23.5 dB，无杂散动态范围大于33.2 dB;电路功耗约为42mW。