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由于现代医疗的行业需求,以及微电子技术的发展,生物电信号监测系统向着微型化、可穿戴、集成化、网络化、数字化、智能化的方向迅速发展。生理电信号采集模拟前端电路是可穿戴生物电信号监测系统的核心组成部分,其性能决定了所获取信号的质量、量化精度、干扰抑制能力等,低功耗、低噪声、高度集成的模拟前端电路已经成为未来先进电子领域的重要研究方向。生物电信号幅值普遍在微伏至毫伏级别,频率在几十赫兹左右,同时生物电极与人体接触不稳定,因此生物电信号的采集极易受到电路中低频噪声、电源工频、运动伪影以及电极失调等因素的干扰。这就为高性能信号采集电路的设计带来了很大挑战。本文研究了生物电信号采集处理的关键技术,重点介绍了在模拟前端电路中实现低功耗、低噪声、高输入阻抗以及消除干扰的技术,突破了高性能、低功耗、小体积可穿戴模拟前端集成电路的关键技术瓶颈,有效提升了生物电信号检测系统的整体性能。本文首先介绍了生物电信号以及生物电极的特征,阐述了生物电信号采集的模拟前端电路方案与关键技术问题,并列出了模拟前端电路的指标要求。研究了电路系统与晶体管级的噪声优化方法,研究了低功耗模拟前端电路的实现方案,研究了提高前端电路等效输入阻抗的方法,给出了低噪声、低功耗、高输入阻抗的电路实现技术。研究了生物电信号干扰的产生机理与消除方法,实现了对电极直流失调、工频干扰、基线漂移等干扰的消除。本文实现了一种低噪低功耗高输入阻抗伪差分斩波模拟前端电路,该电路用于实现ECG信号的采集与处理。为了满足WBAN对生物节点芯片的功耗、性能、面积等要求,本文提出了一种新型低功耗前端电路架构,其中集成了伪差分电容耦合斩波放大器、开关电容滤波器、连续时间-ΣΔ调制器。引入伪差分结构和负电容电路来增强电路输入阻抗。采用斩波调制技术有效降低了电路的1/f噪声和输入失调电压,并加入了直流反馈环路抑制电极直流失调电压,以及纹波抑制环路抑制输出信号中的斩波纹波,为了抑制工频干扰加入了右腿驱动电路。为了适用于不同个体与环境下心电信号的采集应用,该前端电路实现了增益可配置。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行了电路和版图设计,并完成了流片、封装和测试。测试结果显示:该前端电路的功耗为84μW,输入阻抗为2.5GΩ,输入积分噪声为0.7μVrms,CMRR为87.3dB,PSRR为81.8dB,整体有效位数为12.7bit,电路各项指标均满足可穿戴应用设计要求。本文还提出了一种低功耗的电流复用的ECG信号模拟前端接口电路,该接口电路的信号采集与处理路径由电流复用斩波仪表放大器、开关电容滤波器、LSB-first SAR ADC构成,并且加入了右腿驱动电路来消除50/60Hz工频电源线干扰。该CMOS模拟前端电路中多个通道复用同一电流复用运算放大器,从而降低了前端仪表放大器的功耗。通过新型电阻电容相结合的斩波耦合方式提高了电路输入阻抗。同时针对心电信号低频低活跃度的特性,在SAR ADC中采用新型的LSB-first时序算法极大地降低了模数转换功耗。基于TSMC 65nm CMOS工艺对该接口芯片进行了电路搭建、仿真、版图设计,并完成了电路测试。该接口电路芯片面积为0.52mm2,功耗为7.9μW,输入阻抗大于2.4 GΩ,等效输入积分噪声为1.6μVrms,CMRR为93dB,PSRR为85dB,整体有效位数为9.4bit,并且该接口电路具有±300mV的电极直流抑制能力。