模数转换器被广泛的应用于图像、传感器、仪表、通信、生物医学等领域。模数转换器的实现方式可以根据它不同的应用领域来具体选择。随着信号处理技术的飞速发展,人们对模数转换器的精度、速度、功耗、面积、信号噪声失真比、无杂散动态范围等性能提出了更高的要求。逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)是众多模数转换器中的一种,它突出的优点有结构简单、中高精度、低功耗、小面积等,这使得它在便携式仪表、笔输入量化器、工业控制和数据信号采集器等中有广泛地应用。本文在基于GSMC 0.18μm的工艺下,设计了一种可应用于视频、数码相机领域的SAR ADC。其工作电压为1.8V,精度为12位,速度为15MS/s。本文设计的逐次逼近模数转换器主要由以下三个部分组成。12位数模转换器(DAC)模块:本文通过对几种不同类型DAC的对比,出于功耗和精度上的考虑,设计了带有容值为整数倍单位电容的耦合电容的电荷重分配DAC,并且确定采用高低各6位的结构形式。本文设计的DAC另一特点在于采样保持电路内嵌在该电荷重分配式数模转换器中,为了保证模数转换器的精度和采样精度,精确计算了该数模转换器的单位电容C和开关电阻Ron。并且为了减少电荷注入对采样精度的影响,还采用了电容下极板采样技术;采用了伪开关技术来减小时钟馈通对模数转换器的影响高精度的电压比较器模块:基于预放大锁存理论,本文完成了预放大级、锁存比较级和输出级三个模块的设计。为达到所需比较器的分辨率,对预放大级进行优化设计,锁存比较级电路采用的是动态锁存结构,而输出级采用的则是SR锁存电路。这使得比较器具有较高的分辨率和工作速度。该比较器是在GSMC 0.18μm工艺下完成仿真设计,经仿真,在300MHz时钟下,比较器的分辨率为39μV。逐次逼近寄存器与逻辑控制模块:本文设计的逐次逼近寄存器主要由带重置功能的D触发器、JK触发器和三态门组成。逻辑控制模块主要产生各模块所需的控制信号,它主要由一个16位计数器、与非门、延迟模块组成。利用仿真软件Cadence对系统完成了设计,并且完成了部分核心模块的版图,最后运用Cadence和Matlab对系统进行仿真,仿真结果为:当输入信号频率为500kHz时,ADC的有效位数为11.46bit,整个ADC的功耗约为1.84mW。