伺服技术是数控机床控制系统的核心。由于数控机床系统常需要进行精细加工操作，这就需要系统有更精确反馈信号参数来进行调节。模数转换器（ADC）是伺服系统的重要接口，它检测系统的状态参量并转化成数字信号给控制系统使之进行相应的反馈调节。当前，随着控制系统向着精密加工、实时控制的方向发展，高精度、易集成、低功耗的模数转换器是目前的一个研究热点。本文设计了一种应用于数控机床伺服系统的12位分辨率的流水线型模数转换器。设计过程中首先根据流水型ADC的结构特点以及相应的系统建模系统确定了系统整体框架以及每一级的结构。所设计的ADC采用10级流水线结构，前9级采用每级1.5位，最后一级为3位并行ADC结构，并采用冗余数字校正技术。然后根据电路结构以及相应指标要求完成了高精度的采样保持电路、每1.5位子ADC、MDAC、延时对准单元、数字校正电路、动态锁存比较器、非交叠时钟产生电路等模块的设计。重点分析了核心单元全差分运算放大器的设计。该全差分运算放大器采用一种新型结构的共模反馈电路和特殊补偿方式极大降低了设计难度和成本并且性能优异，是本文的一个创新点。通过调整放大器中管子尺寸和个数，使得放大器分别应用于采样保持电路以及每个子模数转换器中，极大降低了流水线ADC的设计工作量和难度。电路基于SMIC0.35μm工艺，电源电压为3.3V，利用Cadence软件对设计的ADC进行了仿真。仿真结果表明采样频率为40MHz，输入信号为49.9KHz时ADC无杂散动态范围为73dB。输入频率在整个奈奎斯特频率范围内，ADC有效位数在10.6位以上,满足伺服系统对检测反馈信号精度的要求。