近年来,人工智能和集成电路领域的飞速发展对健康医学产生了深远的影响,机器学习可以利用病人大量的临床数据对其病情做精确地分析,智能计算机系统可以为卫生专业人员提供治疗方案。智慧医疗在电子信息、生物医学、数据分析等领域进行深度交叉融合,在引领未来医疗时代等方面具有重要意义。植入式生物医疗芯片作为智慧医疗的硬件载体,逐渐成为近年来的研究热点。植入式生物芯片需要植入生物体内获取被测者的生理参数,因此需要有较低的功耗和较小的面积。作为此类芯片中必不可少的关键模块,模数转换器（ADC）的性能好坏将直接影响到芯片性能,而具有功耗低、精度适中以及面积小等特点的逐次逼近型（SAR）ADC,非常适用于此类低功耗应用场景。本论文旨在设计一种面向植入式生物芯片的10位10KS/s低功耗SAR ADC。本论文着重研究SAR ADC中采样/保持开关、比较器、SAR控制逻辑以及DAC电容阵列四个关键模块电路,总结相应的低功耗技术,并提出电路的设计实现方案。本论文采用栅压自举采样/保持开关,改善输入电压变化时传统MOS管开关的导通电阻值也会发生较大变化的现象,提高线性度。本论文采用两级预放大动态比较器,通过合理设计来减小电路输入失调电压和噪声,同时平衡功耗。本论文采用同步半动态SAR控制逻辑电路,由D触发器、锁存器和逻辑门电路构成,单元逻辑门电路采用堆栈结构来降低电路的功耗。本论文基于VCM-based开关算法提出一种上极板采样“1+1+8”的多分段式DAC电容阵列,其先进性有以下四点:其一,该电容阵列导致比较器输入共模电压不随DAC电容阵列下极板电压切换而改变,提高了系统的稳定性;其二,上极板采样相对于下极板采样的电路功耗更低;其三,相比于传统二进制权重DAC结构,其阵列单位电容数量大大减小,功耗降低;其四,相比于分段式DAC结构,其衰减电容值为整数单位电容,改善电路精度。本论文基于55nm CMOS工艺实现电路设计与版图绘制,SAR ADC电路版图面积为185μm×107μm。在1V电源电压下,采样频率为10KS/s,输入频率为4.678KHz的正弦波信号时,仿真结果表明,ENOB为9.37bit,功耗为75.29n W,Fo M为24.33f J/conversion-step,满足本论文设计目标。