模数转换器（Analog to Digital Converters,ADC）是通信系统、物联网系统以及无线通信系统等的重要组成部分。作为系统前端模数信号转换处理模块,其性能对后续数字信号处理至关重要。相比于其他类型ADC,逐次逼近型模数转换器（Successive Approximation Register,SAR ADC）具有功耗低、面积小、精度高的优势,适用于未来的工艺结构,所以研究一种高速高精度低功耗的SAR ADC具有重要的应用价值。本文围绕单通道SAR ADC建立时间长、功耗大的问题,基于SMIC 28 nm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,设计了一款采用SAR辅助的两级12bit SAR ADC。该ADC由一个辅助SAR ADC、一个三态开关译码电路、一个主SAR ADC组成。两个ADC都为逐次逼近结构,具有相同的子模块:栅压自举开关电路、动态比较器、CDAC电容阵列以及逐次逼近逻辑。采用辅助SAR ADC转换前6位以获得更高的能效比,且缓解了主SAR ADC高位对建立时间的严苛要求。本文设计并改进了一种DAC三态开关译码电路,用于传输辅助ADC的量化结果给主ADC。该方法保留了共模电压作为中间态,有效降低了无效的反转能量消耗,使CDAC翻转更高效,降低了功耗,同时具备抑制微分非线性的特点;本文还改进了一种自触发异步逻辑替换简单的移位寄存器,降低SAR逻辑电路的无效时间开销,可以使CDAC建立更充分,提高ADC的转换速度。本文设计了一款12 bit采样频率为40.96MS/s的SAR ADC,芯片面积为0.0154mm~2。后仿真结果表明:当输入信号频率接近奈奎斯特频率时,信号噪声失真比为70.73dB,无杂散动态范围为78.7dB,总功耗为215.1μW。品质因子为1.84fJ/step。