图像处理、通信和音视频处理等技术的广泛应用,推动了模数转换器(ADC)向低功耗、高速和高分辨率的方向发展。与其他结构相比,流水线结构的ADC能够在中高分辨率时很好地折中功耗和速度。针对红外探测器读出电路的应用背景,本文立足于低功耗,设计和优化了一款应用于红外读出电路的12位25MSps流水线ADC。本文基于流水线ADC工作原理和误差机制,精确选取每一级的电路参数,在满足精度和速度的前提下尽量减小过度设计(Over Design),降低不必要的功耗。设计了特殊结构的前端采样保持电路,使得该ADC实现单端输入。本文从流水线ADC的工作原理着手,在分析了流水线各级分辨率选取对功耗和噪声性能的影响之后,采用了(2.5+1.5×8+2)的系统结构。分析了流水线各级的非理想因素对系统性能的影响,并给出了理论计算公式。由于级间增益的存在,后面各级电路的非理想因素对系统的影响被大幅度削弱,因此受噪声性能约束的采样电容值便可以逐级递减,据此设计了满足各级精度要求的采样电容,仿真结果表明采样电容逐级递减可以有效降低功耗。在完成ADC的系统设计之后,本文着重讨论了ADC关键模块参数的选取:根据系统设计对流水线各级的精度要求,确定了各级运算跨导放大器的直流增益、带宽和摆率;由于数字校正技术的使用,大大降低了对比较器精度的要求,因此本文使用了失调较大但功耗很低的动态比较器。并在完成电路仿真之后计算了整个ADC的功耗:3.3V单电源供电时的功耗约为124mW,在电路设计上达到了系统对功耗的要求。本设计的流水线ADC采用Chartered 0.35um N-well P-sub 2P4M标准CMOS工艺实现,芯片关键模块的版图已绘制完成。