转换器(data converter)是模拟电路和数字电路的通信桥梁,被广泛地应用在电子和通信设备中,如移动通信基站、手机、Wife、可穿戴设备等。近年来,由于物联网设备(IoT,Internet of Things)、可穿戴设备等便携式设备的兴起,使得高精度低功耗的ADC成为了研究热点,特别是电池供电设备,对功耗要求特别敏感。比较器是ADC最基础的模块,同时也是ADC中高耗能部分,其性能对ADC有至关重要的影响。本文首先会给出对表征ADC性能的指标定义,然后介绍目前主流的ADC结构和它们的性能特点和应用领域。结合近年来全世界工业界和学术界对ADC的研究热点,总结ADC的发展趋势。其次,文章将会介绍比较器的一些指标要求及实现难点,同时介绍经典的以及近年来出现在论文中比较器结构,分析其功能特点、工作过程及应用领域。基于前面的调研,通过深入地研究比较器的噪声和失调来源因素,本文设计了一个应用于16bit 1MS/s低功耗SAR ADC的比较器。该比较器由预放大和锁存器组成。由于需要辨识的信号达到uV级别,所以该比较器中的预放大采用了多级级联,以获得高增益。同时,为了得到非常小的失调电压,还做了失调校准。此外,由于ADC精度很高,噪声的作用将会显现出来。为了避免比较器噪声影响ADC的性能,所以比较器的噪声要做的很低。在经过对比较器的各级电路优化之后,为了满足低功耗要求,该比较器还设计了power-down电路。当ADC在少于一个周期就完成了信号量化,则在剩余的空闲时间,比较器将会被关闭以节约功耗。最后,文章介绍了本文所设计的比较器的仿真步骤和性能指标。此次设计的比较器使用TSMC 0.18um工艺,在1.8V的供电电压36MHz的时钟下,版图后仿结果为:3uV的等效输入失调电压,16.3uV的等效输入噪声,全速运行功耗为3.8mW(2.1mA),满足16bit 1MS/s SAR ADC的要求。