本文针对12位100MSPS流水线ADC的系统要求,考虑MDAC对系统的影响,提出了基于运放共享(Opamp Sharing)技术和CFCS(Commutated feedbackcapacitor Switching即交换反馈电容开关)技术的MDAC结构,对MDAC各单元进行了分析和设计,并按比例逐级缩减电容尺寸进一步减小功耗以优化系统性能。针对低功耗要求,采用运放共享技术,在相邻两流水级的MDAC中共享一个运放,从而减小了流水线ADC中运放的数目,降低了系统功耗,减小了芯片面积。针对高精度要求,采用CFCS技术,根据不同的输入信号来选择不同的电容作为MDAC放大阶段的反馈电容,降低了对工艺本身电容匹配精度的要求,提高了系统线性度。在实际MDAC模块设计中,采用增益自举跨导运算放大器。并针对其中的主运放和两个辅助运放,分别设计了开关电容型和连续型共模反馈电路,确保了电路的稳定。第一、二级MDAC中运放直流增益为102dB,单位增益带宽为1.288GHz,相位裕度为66.6°,功耗为34.1mW。第三、四级MDAC中运放直流增益为97.8dB,单位增益带宽为691.8MHz,相位裕度为83°,功耗为10.3mW。基于SMIC 0.18μm/3.3V硅CMOS工艺模型,在Cadence仿真环境下对各级MDAC进行了模拟仿真。结果表明,首级MDAC的建立精度为499.69mV,压摆率为544V/μs,建立时间为4.1ns。研究结果表明,本MDAC能通过CFCS技术抑制电容失配误差,通过运放共享技术降低系统功耗,并达到了12位100MSPS流水线ADC的系统指标要求。