在当代,传感器技术越来越流行,而模数转换器是构成传感器系统的主要部分。在一个高速高动态范围的CMOS图像传感器系统中就需要有一个高速高精度的模数转换器(ADC)。而本文主要针对应用于CMOS图像传感器的高性能的流水线ADC进行研究,论述了以下几个方面:第一,介绍了用Matlab建立的每级1.5位流水线ADC的系统模型。在该系统模型中分别考虑了热噪声,比较器失调,MDAC的增益误差等非理想因素。通过对系统模型的仿真,建立了电路参数和系统指标的联系,并得到了一些有用的数据来指导电路设计。第二,系统被划分成数字电路和模拟电路模块,并用0.35um工艺实现。在设计模拟电路部分时,对开关电容放大器在性能和功耗上进行了优化。在设计数字部分时,通过仔细设计时钟电路产生合理的系统时序,保证了系统的可靠性。另外,论文还提到了设计其他辅助的电路如锁存器阵列,加法器等的方法。这些电路主要用于完善系统的功能,并实现数字矫正。第三,因为整个流水线ADC是一个标准的混合信号的系统,所以版图需要仔细的设计,考虑匹配和噪声的问题。最后,在Spectre仿真器中对整个系统进行仿真,并得到了满足性能要求的总谐波失真的指标。本文的创新点主要体现在以下几个方面:(1)通过系统仿真优化系统从而减小功耗。(2)通过优化系统中开关电容放大器模块进一步减小功耗。(3)通过合理的时序消除或者减小非线性的影响。(4)利用恒定栅极和源极电压的开关管提高系统的性能。(5)仔细的版图设计保证实际芯片的性能。