受益于CMOS工艺的快速发展,可穿戴生物医学设备和无线传感网络快速发展并改善了人们的日常生活。这些设备应用广泛,需要长期工作并避免频繁更换电池,因此低成本和低功耗的模数转换（Analog-to-Digital Converter,ADC）电路必不可少。为了满足上述需求,本文设计了一款10bit 500KS/s的低功耗逐次逼近（Successive Approximation Register,SAR）ADC。本文首先从开关算法、电容型数模转换器（Capacitor Digital-to-Analog Converter,CDAC）结构和比较器三个方面分别介绍了近年来国内外在低功耗SAR ADC领域的研究现状。接着从系统层面,使用改进分段结构提出了一种基于三电平切换和冗余位切换的低功耗开关算法。利用MATLAB对所提出的开关算法与ADC进行了建模与仿真,验证了方法的可行性。相比于传统开关算法,本开关算法将能耗降低了98.98%,将单位电容数量降低了93.75%。为了解决电容阵列在工艺角和温度仿真时的复位问题,本文设计了电荷泵复位电路。考虑到电荷注入的影响,采样开关使用底极板采样方案。本文还提出使用尾电容和共源共栅来提升动态比较器的功耗和噪声性能。在数字电路部分,使用了同步时序。本文基于TSMC 40nm CMOS工艺进行了SAR ADC的原理图和版图设计,核心版图尺寸为180μm×120μm。后仿真结果表明,在电源电压为0.6V,采样率为500KS/s,输入正弦信号频率为248.5352kHz时,有效位数达到了9.93bit,信噪失真比为61.55dB,无杂散动态范围为74.59dBc,总功耗为0.825μW,品质因数为1.69fJ/conversion-step,所设计的SAR ADC满足设计指标。