模数转换器是连接模拟世界和数字处理系统的桥梁,是电路系统中非常重要的模块。SAR ADC(逐次逼近型模数转换器)在中高速,中高精度模数转换器市场前景很好,在医疗成像,工业控制以及消费电子领域得到广泛应用。本文设计的SAR ADC由单一2.5V电源供电,转换速率达1MSPS,转换精度为16-Bit,整体功耗在100mW以内。本文的主要工作是分析SAR ADC的工作原理,完成对部分电路模块的设计和优化。DAC为ADC提供比较电压,是SAR ADC中的关键模块,它的性能是限制ADC转换精度的主要因素。本文采用分段式电荷重分配DAC,为了提高转换精度,DAC采用伪差分结构和自校准技术,其中一个低权位子DAC作为校准DAC以获取校准码。DAC以2.048V为参考电压,能够提供的最小电压为31uV,能够达到16-Bit精度,而且线性度良好,DNL(微分非线性)在±1LSB以内。DAC还承担着采样和保持的功能,本文采用了下极板采样技术以减小沟道电荷注入和时钟馈通效应对采样精度的影响。采样开关为栅压自举开关,减小了开关管导通电阻的非线性。基准源为DAC提供参考电压,它的稳定性也是限制ADC精度的重要因素。本文采用带隙基准电压源,并利用三极管电流增益β的温度特性对基准进行温度补偿,得到温度系数为5.7ppm/℃的1.23V基准电压。然而此电压不能直接作为参考电压,需要经过缓冲器再作用于负载。缓冲器将负载电路与带隙基准进行隔离,提高了参考电压的驱动能力。最终得到的参考电压为2.048V,温度系数为9.82ppm/℃,负载调整率为0.3276uV/uA。