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人体通信是一种将人体作为信号传输的介质进行信号传输的新型短距离通信技术,相比传统的蓝牙、WiFi和射频等短距离通信技术,人体通信技术具有人体安全性高、抗干扰能力强、信息安全性高等突出的优势,为目前最佳的体域网信息传输方案之一。人体通信技术有两种各有优势的通信模式:电容耦合和电流耦合模式,但已有的人体通信系统往往只能实现电容耦合通信或电流耦合通信方式中的一种,而且只能接受单一的电流模或电压模信号的输入,不能适用不同信号输出形式的人体电极或传感器,这极大限制了人体通信系统的兼容性和通用性。对此,本文研究设计了一款兼容电容耦合、电流耦合人体通信模式且能兼容电流、电压模信号采集的用于人体通信接收机的多模式宽带低噪声模拟前端芯片。本文设计的用于人体通信接收机的多模式宽带低噪声模拟前端芯片主要由宽带低噪声放大器(LNA)、电流/电压模信号复用放大器和自动增益控制放大器(AGC)组成。针对人体通信的特点,本文在LNA中引入了改进型的带宽拓展结构,在不影响电路增益和几乎不引入额外噪声的基础上使电路带宽得到有效的增加,从而同时满足了两种信号耦合方式的人体通信对LNA的带宽需求;针对目前用于人体通信的信号电极和传感器类型多样,既有电流输出形式的,也有电压输出形式的,提出了一种适用于人体通信的电流/电压模信号复用放大器,简化了电路设计的同时使模拟前端能兼容不同类型的人体通信电极和传感器;为适应电极与人体耦合程度的不同、不同人体的信道衰减差异以及不同应用场合下信号在人体传输距离不同,在接收前端中增加了AGC放大器,根据输出信号幅度自动调整电路的增益,从而增加了接收机前端的动态输入范围。本文采用0.18μm标准CMOS工艺实现了对整个模拟前端电路的原理设计和版图设计,并进行了版图仿真验证,芯片采用1.8V电源供电,核心版图面积为379.3μm×118.9μm,仿真结果显示,在电流模信号输入情况下,电流等效输入噪声8.36pA/√Hz@50MHz,-3dB带宽0.26 MHz~114MHz,跨阻增益70.3dBΩ~112.5dBΩ;电压模信号输入情况下,电压等效输入噪声4.43nV/√Hz@50MHz,-3dB带宽0.45 MHz~112MHz,电压增益41dB~83.2dB。整个接收机模拟前端满足两种人体通信方式对电路增益、带宽和噪声等参数的需求,提高了人体通信系统的兼容性和通用性。