由于数字信号具有较高的噪声容限,在数模混合系统中不易受到环境噪声及时钟噪声的干扰,同时数字信号可以利用算法的支持实现对信号较为复杂的处理,因此在当今信号处理的应用中,大多是把模拟信号转变为数字信号来处理。模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)就是实现把模拟信号转换成数字信号的电路。流水线ADC是一种具有中高精度的ADC结构。本文论述了一个用于30万像素微光CMOS图像传感器的14位3M/s的流水线ADC设计。在图像传感器的应用中,ADC的精度影响到图像中像素的分辨率。因此在微光条件下,分辨率显得尤为重要,必须使AD保持足够的精度满足微光条件下的需要。本设计采用每级1.5位共13级的结构,为了提高AD精度,采取了以下两点创新性技术:第一,采用了改进的冗余位数字校正,对比较器阈值进行了调整,防止因增益误差引起的溢出现象;第二,加入了一种后台校正算法,基于双采样和过采样的原理消除固定模式噪声和随机模式噪声,提高ADC精度。除此以外,设计中还采用了差分电路以及互补开关等方法改善电路性能。为了减小电路的功耗,流水线ADC的每一级采用了逐级递减设计,校正算法也可以减轻模拟电路功耗上的设计压力。整个电路在SMIC0.18μm工艺下实现,版图面积1.36mm2,电路静态功耗1.05W,信噪比78.2dB,有效位数达到12.9。