流水线模数转换器(ADC)在速度、精度和功耗上优越的折衷使其在通信、消费电子和医疗电子等现代科技应用中起到了重要的作用。增益数模单元(MDAC)和子模数转换单元（Sub-ADC）电路作为流水线ADC的关键电路，它们的速度和精度决定了整个系统的性能。论文对流水线ADC的MDAC电路及Sub-ADC电路进行了研究和设计，基于中芯国际(SMIC)0.18μm3.3V CMOS工艺设计实现了适用于16位100MS/s流水线ADC的4位流水级的MDAC和Sub-ADC电路。论文首先提出了一种适用于MADC的频率自适应增益数模转换单元，通过采样频率电流转换器电路，实现MDAC功耗对采样频率的跟随，然后分析了Sub-ADC电路中的比较器电路的设计。论文在分析MDAC和Sub-ADC电路系统结构的基础上，重点设计了带有共模负反馈（CMFB）的两级全差分运算放大器，栅压自举开关以及预放大高速低失调预放大锁存比较器等电路。仿真表明，所设计的两级全差分运算放大器的直流增益为121.5dB，单位增益带宽为2.43GHz，18dB相位裕度为60.9°。比较器在100MHz1sigma下的失调平均值为1.0402mV。当采样频率为100MHz，输入信号为10.00366211MHz时，MDAC的SNDR为83.86dB，SFDR为92.47dB，有效精度约为13.64位，功耗38.5mW，版图面积0.351mm~2，满足16位流水线ADC中MDAC电路的系统要求。