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今天人们的生活离不开各种各样的电子设备,如智能手机、平板电脑和个人计算机等等。新兴的各种电子设备在物联网飞速发展的今天也层出不穷,比如智能手环和智能飞行器等。现代电子设备中必不可少的是形形色色的集成电路,集成电路将各种功能元件集成到一片硅衬底上,在很小的面积上实现系统级的功能。由于电子设备的集成度越来越高,所以在很多电子系统的应用中,集成电路的功耗成为电子系统功耗的主要来源。而集成电路工艺的技术正如摩尔定律预言的那样,特征尺寸不断降低,单位面积上的晶体管数成倍增加。集成电路特征尺寸的下降使得人们进一步提高集成电路的集成度并且通过改善电路架构来进一步降低系统的功耗。然而,现实世界是以模拟信号存在的,模拟信号相对数字信号而言有几个特殊的性质,比如信号频谱趋于无穷、信号变化不规则等等。为了能够将数字处理技术稳定性高和处理能力强的特点应用到模拟域中,模数转换器作为一个桥梁出现了。现代模数转换器包含多种架构,比如Sigma-Delta ADC、Pipeline ADC、SAR ADC和Flash ADC等等。但是,由于模数转换器基本原理的限制,每种模数转换器都只能在特定应用领域发挥作用。其中,流水线型模数转换器由于很好地折衷了模数转换器的功耗、转换速度和转换精度三方面的性能指标,成为了中高速、高精度模数转换器的主流结构。本论文首先介绍了流水线模数转换器的基本原理,建立了一个2.5bit/Stage的14bit Pipeline ADC系统模型,对这个系统模型进行仿真分析同时对流水线模数转换器的各分电路进行功耗分析。然后,论文介绍了基于比较器和电流源的MDAC设计,同时以一个1.5bit/Stage采用比较器和双电流源架构的MDAC为例介绍了这种MDAC的设计要求和方法,并给出瞬态仿真结果。接着,介绍了14bit Pipeline SAR模数转换器的组成部分和电路功能,从三部分展开介绍,一是异步时钟逐次逼近型模数转换器的设计,另一个是采样保持电路的设计,最后是第一级MDAC的设计电路。最后,论文介绍了针对Pipeline SAR模数转换器各部分电路的仿真结果,包含异步时钟SAR ADC的仿真结果和14bitPipeline-SAR ADC的FFT结果。综上,本论文从两个角度出发探索Pipeline ADC的发展,一个是用比较器和电流源组合替代运算放大器的思路,另一个是采用高增益MDAC和异步时钟逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)结合的方法。本论文设计了一款Pipeline-SAR模数转换器,在输入信号频率为1.22MHz的条件下,采样保持器的有效位数(ENOB)为14.8bit,模数转换器整体的仿真结果信噪比(SNDR)为73.2d B,有效位数为11.9bit。