随着图像传感器在医学领域应用越来越多,高速高精度模拟数字转换器在医学领域当中成为至关重要的技术。本文系统阐述了用于医学领域图像传感器中的模数转换器,详细介绍模数转换器的各种类型以及关键的电路模块设计。该模数转换器采用UMC0.18um工艺,在Cadence环境下使用Spectre仿真器对所设计的11位50MHz模数转换器进行模拟仿真。完成了全差分增益提高运算放大器、带有前置运放的高速动态比较器、自举开关、采样保持电路、精确乘2电路、两相不交叠时钟产生电路及数字校正等电路模块的设计。其中自举开关电路减小电荷注入;而全差分增益提高运算放大器具有很大的增益带宽积,因此缩短其建立时间,提高了模数转换器的转换速度。运算放大器开环直流增益为87dB,开环单位增益带宽为2.71GHz,相位裕度70度。频率响应闭环增益带宽大于1GHz。其闭环阶跃响应建立时间为2.2ns。运放差分摆幅1V。而带有前置运放的动态比较器,极大的提高比较器的工作频率,减小比较器失调电压,这对ADC的精度提高有非常重要的作用。比较器最小精度为100uV,输出响应时间为1.5ns。本次设计主要从两个方面来减小系统功耗:首先,采用采样电容逐级递减方法,逐级降低放大器指标;其次,采用电荷翻转型采样保持电路。并同时从两方面提高精度:首先,通过时序改进和采用带运放前置的高速动态比较器来减小比较器失调电压;其次,采样保持级采用自举开关以减小信号失真。前端电路仿真完成后,采用UMC0.18um MM CMOS工艺,六层金属互联线,对流水线模数转换器的跨导运算放大器和比较器进行版图设计,并且对混合信号的模拟版图优化布局以减小信号串扰,提高芯片性能。