瘫痪病人肢体运动功能的恢复是目前全世界重点关注的研究领域和亟待解决的医学难题。用“微电子肌电桥”的方法对瘫痪肢体进行功能电刺激（Functional Electrical Stimulation,FES）,可以促进瘫痪肢体运动协调功能的恢复。通过设计专用的微电子电路,可以从健康人体采集自然的肌电信号,并通过无线收发的模式传递到瘫痪肢体,控制其进行有序的活化运动。这因此属于一种电路与系统学科与生物医学学科交叉中的全新理念。其中用于肌电信号采集、处理、传送和再生等电路模块成为新的设计热点,并有着广阔的应用前景。而便携化、小型化、低成本和低功耗的“微电子肌电桥”无线收发芯片则是推广此项技术的关键所在。本文研究用于“微电子肌电桥”信号发射芯片中的功率放大器模块。在电路设计上做出了如下创新性研究工作:1)基于穿戴式康复系统的应用需求,在433.92MHz频段设计了一种高效率的开关型E类功率放大器。功率放大器模块采用0.35μm CMOS工艺,集成在具有自主知识产权的发射芯片中。研究中给出了E类开关功放的设计流程,并指出了理论分析和实际设计中的联系和区别。其中还介绍了开关晶体管的选择依据、驱动电路和输出匹配的设计方法,并对共源极开关晶体管的栅极偏置进行了工艺和温度补偿,使得其可以跟随晶体管阈值电压变化,保证了开关模式的稳定运行。设计中还详细介绍了E类功放版图的设计考虑,并给出了功率单元的设计方法。仿真和测试结果表明,所设计的E类功放达到了“微电子肌电桥”无线通信所要求的输出功率和效率,为后续的创新性设计打下了理论基础。2)基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种具有动态追踪功能的体偏置差分E类功率放大器。通过对非理想开关条件的分析,在电路设计中明确了可以使开关晶体管接近理想化的可调参数,并得出了晶体管的阈值电压会同时影响开关的转换特性和导通电阻的结论。所以本次设计采用了具有独立衬底的深N阱MOS器件作为开关,通过对晶体管的体电极施加动态偏置,同时实现了开关的快速转换和降低平均导通电阻的特性,使得E类功放的晶体管更接近理想开关。此外,设计的电路采用了差分结构来抑制偶次谐波。对比体电极接地的传统E类功放,测试的结果表明,采用动态体偏置的E类功率放大器,效率和输出功率都得到了明显的提升。3)首次提出了电流注入式E类功率放大器。通过采用电流注入的方法,不但有效的增加了输出功率,同时还提高了晶体管的抗电压击穿能力。在设计中,通过分析传统E类输出功率的提升方法,指出了常规设计中降低E类功放最优负载阻抗和提升电源电压方式所带来的不利,并提出了使电流成为独立可调变量的思想。因此,本次设计创新性的提出了电流注入的思想并为E类功放增加了一条电流注入电路,从架构和实现方法上均进行了详细的设计和分析。分析中得出了电流注入的方法不但可以增加E类功放的输出功率,还可以缓解对功放开关晶体管漏极电压的苛求,并在理论分析中指出了原因。电路设计采用65nm LP CMOS工艺进行了流片验证,测试结果表明,电流注入式E类功放在不明显牺牲效率的前提下,有效地提高了输出功率,从而证明电流注入式架构可以成为一种新的E类功放模型,具有潜在的应用前景。4)将基于E类功放设计的发射芯片进行封装并制作成无线发射模块,替换了“微电子肌电桥”无线穿戴式康复系统的分立发射模块,并进行了人体间肌肉FES测试。测试结果证明了替换后的康复系统可以解决原有系统中存在的近距离干扰问题,并实现了病房间的穿墙以及远距离通信,提高了“肌电桥”无线穿戴式康复设备的使用空间和自由度,从而通过应用证实了拥有自主知识产权的发射芯片功能。5)基于E类功放的架构采用0.18μm CMOS工艺设计了一种小型发射芯片。其中将经过0.35μm CMOS工艺平台验证过的E类功放移植到0.18μm CMOS工艺,并利用单端晶体振荡器的IP替换了原系统中的双端晶振。系统设计还调用了锁相环、带隙基准和偏置模块IP,并按照系统需求对相应模块进行了微调,其中还给出了功率放大器按比例移植的方法和关键位置移植时的考虑。芯片经过版图布局设计后进行了流片验证,测试结果显示了在1.8V电源电压下,发射芯片可达到13.39d Bm的输出功率,芯片整体效率接近40%。从而验证了移植设计的有效性。鉴于瘫痪肢体运动功能康复器件的无线接收芯片已采用0.18?m CMOS工艺得到实现,本研究的成果为未来在同一工艺下的收发一体芯片设计打下了设计基础。