随着无线通信、视频处理与数字技术的蓬勃发展,人们对低功耗、高精度和高速度的ADC集成电路需求与日剧增。本文针对12位100MSPS流水线ADC中的关键模块MDAC进行了深入的研究,并采用了一种CFCS(交换反馈电容开关)技术,全面提高了系统性能。首先,详细分析了MDAC对系统引入的主要误差机理,并综合考虑了各方面性能的折衷,合理分配各级级精度。为了进一步减小功耗优化性能,引入按比例逐级缩减技术,优化了系统结构。其次,对CFCS技术作了完整的理论分析,并基于该技术提出了合理的MDAC系统结构。与传统技术相比,CFCS技术能降低系统对电容匹配精度的要求,实现更高的线性度。为了从电路上实现该技术,本文所设计的MDAC修改了传统的电容阵列,并设计了新的编码电路。然后,在实际的电路设计中,采用两级运放作为MDAC中的主运放,能够得到高增益和高输出摆幅,并通过使用调零电阻抵消零极点的密勒补偿技术,得到大单位增益带宽和合适的相位裕度;设计了连续型和开关电容型共模反馈电路,并分别应用于运放两级的输出端。最后,基于SMIC 0.18μm/3.3V硅CMOS工艺模型,通过Cadence模拟软件对各级MDAC进行了模拟仿真。结果表明,各级MDAC都能在100MHz的采样频率下满足ADC系统对这些MDAC单元模块的指标要求。以第一级MDAC为例,它的运算放大器低频增益达到89.2dB,单位增益带宽达到2.12GHz,相位裕度为26°,符合最小建立的要求。在瞬态仿真中,第一级MDAC的建立时间仅4.47ns,建立精度为499.4mV,转换速率达到586V/μs。研究结果表明,本MDAC能通过CFCS技术抑制电容失配误差,并达到了12位100MSPS流水线ADC的指标要求。