近年来集成电路制造工艺发展迅猛，芯片集成度逐步提升，为片上系统（SoC）概念的实现打下了基础。如何在保证原有性能的前提下，将已具有成熟应用的电路模块或芯片重新设计、实现并集成于基于深亚微米、甚至纳米级工艺的片上系统中，成为了掌握未来芯片关键技术的核心之一。本文从上述角度对高性能流水线模数转换器（Pipelined ADC）展开了研究：主要介绍了高性能ADC的应用背景以及提升ADC性能的一些方法和思路，由浅入深阐述了流水线ADC的工作原理和其在深亚微米工艺下实现的难点以及解决方案，并根据上述讨论详细展开了一款基于65nm工艺14-bit 250MS/s流水线ADC IP的设计过程，其中包括系统到电路细节、再到版图布局和特殊效应的多种考虑。该设计的难点和创新点包括：①低电压、小尺寸工艺下对高增益、大摆幅、高速建立的运算放大器设计；②结合“采样保持电路消除”结构应用的低电压高速比较器设计；③配合数字后台校准技术的级电路实现；④配合验证数字校准技术，在保证建立速度前提下，运放增益可重构的实现；⑤由转换器过采样能力需求引出的各方面考虑。完成了对核心模块电路、版图的设计与多方面仿真。前两级级电路后仿真结果显示：在10MHz信号输入下，有效精度13.9-bit，SFDR 100.7dBc，性能达到设计要求。本文还完成了对一款再版的基于130nm工艺12-bit 200MS/s流水线ADC芯片的测试分析工作。探究并验证了使用FPGA测试高速高精度ADC的方法。经过反复调试测试方案，最终提炼出一种合理的测试辅助电路并重制了测试PCB，为课题组在高性能ADC测试方面积累了宝贵经验。测试结果显示：该芯片在200MS/s采样率下，输入30MHz信号时，具有有效精度10.6-bit和SFDR 82.4dBc；输入120MHz信号时，具有有效精度10.4-bit和SFDR 77.4dBc。峰值微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）分别为0.38LSB和0.84LSB。该芯片最高采样率可达270MS/s，此时芯片总功耗为340mW（包含片上参考和低压差分信号驱动）。随后对该芯片进行了QFN封装，并在上海贝尔RRH60W反馈通道上通过了系统验证，表明该芯片实际可用且性能良好。