随着VLSI工艺技术的迅速发展，SOC设计成为当今集成电路研究领域的热点。而生化微传感SOC是生化微传感器、微电子电路相结合的单芯片生化分析微系统，是SOC未来发展的一个重要分支。本论文研究的片内嵌入式ADC系统就是面对这一发展趋势而提出的。 针对生化微传感SOC的应用以及生化微传感器输出信号的特点，综合考虑转换速度、分辨率、功耗和多通道切换等指标，本论文选定CR SARADC结构作为研究对象。 首次提出一种用于定量分析CR SAR ADC系统工艺误差的半解析模型。主要研究其所能达到的分辨率与电容阵列工艺匹配偏差的对应关系，可直接用于ADC器件参数、工艺参数和版图结构之间的选择。并经Monte Carlo统计、最坏情况等分析方法验证。 基于CR SAR ADC各组成单元模块的设计，进行了ADC的整体结构设计和整体版图设计。并对所有设计内容进行Cadence Spectre仿真和DRC、INS验证；其中电容阵列主要采用“共质心”和“虚拟”结构技术，减小工艺影响；比较器采用自置零设计技术，减小失调；基准源采用两级温度补偿，降低温漂。 首次阐述了一种通过信号幅度区间划分，分辨率得以提高的改进设计思想。并给出了可实现的具体电路结构和工作过程。 芯片成功地在Chartered 0.35μm CMOS工艺上流片实现。对CR SAR ADC的整体电路芯片及多个组成模块芯片进行了实际测试，达到预期设计目标。