在现代电子设备系统中,只有数字信号能够被信息化处理,虽然“数字信号处理”的应用也越来越广泛,但是,在许多接口电路、信号采集和输出驱动中,“模拟信号处理”仍然拥有着无可替代的作用。为了使这些在时间上连续的模拟信号能够被计算机所处理,就需要一种“介质”能够将其转化成离散的数码信号,这就是本文讨论与研究的对象——模数转换器(ADC)。本文根据实际应用要求,研究设计一款具有低功耗高精度的模数转换器模块,通过对比择优,最终确定了以逐次逼近(SAR)的基本模型来完成该模块的设计。逐次逼近型模数转换器主要应用于低速、中高精度单元,其工作原理简单,逻辑清晰易懂,在移动终端和多媒体领域具有广泛的应用。本文以中速、高精度逐次逼近型模数转换器的架构分析和电路设计为研究内容,从ADC的基本原理入手,分析并比较SAR ADC的几种典型结构,最终确定采用电荷重分配(电荷定标)型SAR ADC作为本设计的架构基础,文中详细解析了电荷重分配型数模转换器(DAC)、高性能比较器、逻辑控制等模块的电路设计方式、方法。设计高性能SAR ADC的主要挑战在于如何在保证低功耗的前提下,努力提高系统精度、降低芯片面积成本,本文针对以上要求,引入了一种新型的分段式二进制权电容阵列DAC,该结构的DAC不仅可以大幅降低芯片面积,同时具备了较高的匹配精度,并且理论上其静态功耗为零,所以,本设计在这方面将做出大量的研究与仿真工作。本文所设计逐次逼近模数转换器在低功耗的基础上,具有较低的速度和较高的精度。基于华宏NEC 0.35μm 1P4M COMS工艺,使用Cadence、Hsim和Matlab等基本EDA工具,在完成基本电路结构和参数设计的同时,也对引起各种ADC系统精度问题和性能偏差的因素进行详细讨论和理论分析,并有针对性的进行了部分电路单元的仿真、验证以及版图设计,所提出的部分结论也可以直接应用到其他同类型SAR ADC的研究与设计中。最终,仿真结果表明,在电源电压5V,温度范围-20℃到120℃,采样率为294.1k sample/s,tt corner下,所设计的SAR ADC的有效位数可以达到13.53比特,功耗为6.525毫瓦。