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流水线模数转换器(ADC)在功耗和芯片面积上有着良好的折衷,能同时兼顾速度和精度,因此流水线ADC是实现高速高精度模数转换器最主要的结构,在数字通信、数据获取和视频处理等领域具有广泛的应用。采样保持(S/H,Sample-and-Hold)电路和MDAC(Multiplying Digital to Analog Converter)电路是流水线ADC的核心部分,其性能决定了流水线ADC的整体性能,所以研究S/H电路和MDAC电路对研究高速高精度流水线ADC具有重要意义。论文设计实现了应用于12bit 50MSPS流水线ADC的S/H电路和MDAC电路以及其他相关电路。论文从S/H电路和MDAC电路的原理出发,首先分析了S/H电路和MDAC电路的结构、非理想因素和误差来源;然后根据ADC对运算放大器(运放)的要求,确定运放的指标,并着重研究了运放的结构和电路设计,最终完成了主体运放、N型辅助运放、P型辅助运放、偏置电路和共模反馈电路等的运放相关电路设计,对运放整体进行了仿真;然后进行了采样保持电路、栅压自举开关电路、底极板采样技术、非互补时钟电路、比较器和Sub ADC电路的研究与设计,给出了每个电路模块的仿真结果;接着重点介绍了首级2.5bit MDAC电路的设计,分析了首级MDAC电路的结构及工作原理,推导其输出函数并对MDAC电路整体进行仿真;最终完成版图的绘制,对版图绘制过程中需要注意的问题进行了简要的阐述,给出了主要电路的版图实现,最后完成首级流水线电路的版图绘制,并通过了DRC、LVS验证。文中所设计的用于12位50MSPS流水线ADC的采样保持电路和MDAC电路,采用中航(重庆)微电子CD035MVA 0.5μm CMOS工艺,利用Cadence Spectre软件对电路进行设计并仿真验证,仿真结果为:运算放大器开环直流增益为90.86dB,单位增益带宽为663.6MHz,相位裕度为58.65dB,电压转换速率分别为2437.6?和705.5?,采样保持电路和MDAC电路在50MHz采样频率下正常工作,满足12bit 50MSPS流水线ADC的要求。