目前随着便携式电子系统的普遍应用,对模数转换器的功耗、速度和精度提出了更高的要求。电压基准源作为其中的关键模块之一,不仅要为ADC(模数转换器)提供精确的偏置电压,而且还为其提供比较电平,其性能将直接影响到系统指标。因此开发出满足系统要求的基准源成为当务之急。采用CMOS工艺设计出适合于低压、高速和高精度流水线ADC中应用的基准电压源是本文的主要研究目的。本文基于带隙基准源的各项指标和基本原理,分析了低电源电压带隙基准源的限制因素和各种实现方法;分析了各种高阶温度补偿。通过分析比较各种带隙基准源的优劣,得到适合ADC系统要求的带隙基准源的设计方法。利用前面得到的设计方法,设计出低压高阶温度补偿带隙基准电压源及其启动电路和核心运放,并采用共源共栅结构提高电源电压抑制比。使用SMIC 0.18μm的工艺库,在Cadence仿真环境下,对四种工艺角进行仿真。结果表明在TT模型下,-40到125℃温度范围内,带隙基准电压源温度系数为3.26ppm/℃;室温25℃下,电源电压抑制比为-71dB,启动时间为61ns;在1.5-2.1V电源电压波动范围内电源电压调整率为0.43mV/V。基于ADC系统要求,对设计的带隙基准电压源进行数学统计分析和建模。使用Matlab仿真,得到各个参数的工艺误差对输出结果的影响。这对带隙基准电压源的流片具有指导意义。对差分基准中的缓冲器进行了建模,并对接电阻和开关电容混合负载的直流缓冲器进行了重点分析,得出了ADC系统速度和精度与缓冲器单位增益带宽和跨导的关系。考虑到差分基准源要抑制后面的开关电容和输出端高频噪声的影响,提出了一种新型的差分基准源。仿真结果表明,该结构不仅温度系数低,而且能够很好地抑制高频噪声。最后采用SMIC 0.18μm一层多晶硅、六层金属的CMOS工艺,使用Cadence软件完成了对所开发电路单元的版图设计。