DNA作为生物遗传信息的载体,在生命科学以及当代医学研究领域扮演着非常重要的角色。自上世纪七十年代以来,DNA测序经过多次的技术迭代,已逐渐从传统生物化学检测方法发展至利用其物理特性来进行检测。第四代DNA测序技术是基于碱基分子的电学特性不同,在微流控芯片中对纳米孔两侧施加电压,检测DNA分子中不同碱基流过纳米孔所产生变化的微弱电流进行检测。然而,在量化时为了减小检测单元中噪声的影响,采用的相关双采样技术,以及为了提高检测精度采用大通量甚至超大通量的检测阵列。这些都会使需要处理的数据量十分巨大,导致进行数据量化的ADC模块会有更严格的设计指标,也对后续数据的传输与处理提出了更高的要求。为了减小DNA测序系统量化电路的数据压力,本文基于压缩感知采样方式提出了一种将压缩算法嵌入SAR ADC的模拟信息转换器电路,通过对四通道信号片上压缩后量化、片外重建的方式,减小了量化电路中面积与功耗的开销、大幅减小了量化电路需要处理的数据量,缓解了后续数据处理的压力。首先,本文对压缩感知采样算法的原理进行了详细描述与数学推导,研究了压缩感知硬件实现的多种方式,并不同的结构进行优势劣势分析,对压缩感知采样和传统采样进行了对比;其次,重点研究了基于非均匀采样的压缩感知硬件实现方式,创新性的提出了将压缩算法嵌入SAR ADC的方法,实现了减小所需要的辅助电路,降低电路设计复杂性的目的;设计了基于SAR ADC的模拟信息转换器,并以该电路为基础设计了所需要的采样保持调制电路、动态比较器、CDAC阵列以及数字控制逻辑;提出了针对多通道量化后信息重建的重建算法,搭建了适用于多通道并含有量化噪声的信号重建环境;最后,完成电路前仿真、版图绘制、电路后仿真以及联合重建仿真,实现了ADC在N次量化后通过片外重建得到4N个数字信号,减小了电路的数据处理压力。本文电路的设计与仿真过程均基于Cadence平台,在TSMC 0.18μm CMOS工艺下,实现了一款4通道9位1.6 Msps的模拟信息转换器,同时基于matlab软件设计了重建算法。根据后仿真结果表明,在单通道模式下,ADC输出信噪比为53.1 d B,有效位数达到8.56位,微分非线性与积分非线性误差均小于0.5 LSB;多通道模式下,结合重建算法,在输入频域稀疏输入信号时,重建信噪比达到38 d B,重建误差小于10;4通道共用AIC面积为0.108 mm,信号压缩比为0.25,面积开销减小30%,数据处理次数减小至25%,说明了论文研究的正确性与有效性。