逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)是一种具有中等采样速度和中等转换精度的ADC,它具有结构简单,面积小,成本低廉,能耗低等优点,广泛运用于无线传感网络,便携式设备,医疗电子,精密仪器仪表等等场合。随着工艺技术的进步,工艺尺寸进一步缩小,给数字电路设计带来了飞速的发展,对于模数转换器,特别是SAR ADC,由于SAR ADC中,模拟电路模块比较少,所以更为适应工艺的进步,工艺的进步给SAR ADC带了飞跃发展。近年来,SAR ADC凭借着其独特的性能优势,越来越受到国内外广泛的科研团体的青睐,高速高精度低功耗SAR ADC的设计取得了显著成果,涌现出一系列性能优异的芯片设计。本文设计了一款8位20KSPS 0.4V超低功耗SAR ADC。通过对已有的各种关于电荷再分配结构时序的研究,提出了一种新型节能的电容开关时序,该结构巧妙的运用了整体切换的方式,极大的降低了时序切换过程中的转换能量。通过对几种不同时序开关的MATLAB建模仿真分析,与传统的开关时序对比,新型开关时序可以将电容的功耗和面积分别节省99.9%和75%。由于电容转换网络所消耗的能耗占整个系统的比重最大,因此,采用新型开关时序,能够非常有效的降低整个系统的能耗。由于系统电源电压比较低,采用一级栅压自举电路无法使得MOS管完全导通,给系统引入了极大的非线性,因此,本文采用了二级栅压自举结构。低压低速情况下,电荷泄漏情况比较严重,为了减小电荷泄漏所带来的误差,在ADC系统的逻辑结构中使用了可再生锁存的方式。在版图设计中,将模拟电路和数字电路之间设计一定的物理隔离,并且添加保护环,提高了系统的抗干扰能力。部分MOS管采用了双阱工艺,抑制闩锁效应。对电路各个模块版图采用了对称共质心布局,并且电容阵列周围加入陪衬电容,以提高整个电容阵列的匹配性。在比较器两个输入对管周围加入dummy管,以减小失配的影响。本文设计基于SMIC0.18μm CMOS工艺,完成版图设计后,整体芯片面积为1070×1240?m2。在0.4V电源电压下,20KSPS采样率下,本论文所设计的超低功耗SAR ADC的ENOB为7.98bit,SNDR为49.799dB,SFDR为73.83dB,THD为69.55dB,功耗为19.76nW,功耗的优值FOM为3.86fJ/conversion-step。