Intel新一代处理器使用的是目前比较先进的14nm工艺,而国内芯片使用的工艺还普遍停留在0.13um、0.18um阶段。相对于TI等大公司,国内ADC芯片的水平较低,市场基本被国外公司垄断,国内芯片水平急需提升。本论文首先对流水线模数转换器中的关键单元进行了详细的计算推导,包括运算放大器需求的计算以及采样电容值的确定,并分析比较了三种结构的采样电路。之后,使用Matlab建模工具完成了流水线模数转换器的建模工作,不仅使各个模块的指标更加明确,并且为后期研究某一特定非理想因素对整体性能的影响提供了基础。本论文设计了两种结构的运算放大器以适应流水线模数转换器对运算放大器的不同需求。由于40nm工艺下供电电压较低、运算放大器增益需求较高、以及功耗等因素,运算放大器整体采用了两级折叠共源共栅结构,运算放大器的后仿结果能够达到：Gain为80.41dB, GBW为759.6MHz, PM为61.1。,功耗为7.2578mW。在非理想因素的处理方面,本论文主要研究的是电容的失配以及开关的非线性电阻两个方面。为了减小开关的非线性电阻,设计了自举开关替代普通开关,并对比了自举开关使用前后的效果。结合其他模块,本论文最终在SMIC 40nm CMOS工艺下完成了12bit/60Msps流水线模数转换器的设计,单通道整体后仿结果：SNDR为68.7dB, THD为-75.1dB, SFDR为74.6dB,有效位高达11.12bit,功耗为61.9mW。