二十一世纪，随着生物科学、信息以及微纳制造等多学科交叉的新兴研究领域的发展，人类面临着更多的机遇与挑战。通过微纳传感器件获取生物体信息及其信号传输与处理，这可以广泛应用于疾病的诊断与治疗、康复医学工程以及国防军工等方面。脑-机接口便是这样的一个研究领域，它建立在获取脑神经电信号的基础上，结合特征提取算法，便得到了与外界通信的控制指令。本论文着重讲述了用于神经电信号记录的硅微电极及其前置放大电路的研究工作，这在脑-机接口研究中具有非常重要的意义。　　 本论文的主要创新点和研究成果如下：　　 1.采用MEMS(micro-electromechanical system)工艺技术设计制作了用于记录神经电信号的多通道植入式硅微电极，包括Si/SiO2阵列式1.2mm硅微电极、Si/SiO2单根3mm硅微电极和SOI(silicon-on-insulator)单根3mm硅微电极。优化设计了硅微电极的横向结构尺寸，以便满足体内植入的要求;折衷考虑硅微电极记录点的选择性与灵敏度，优化设计其尺寸。体外的阻抗频率特性测试结果表明，SOI单根3mm硅微电极的1kHz单通道阻抗取值范围为0.9MΩ-1.3MΩ，Si/SiO2单根3mm硅微电极的1kHz单通道阻抗为0.72MΩ，满足体内植入要求。　　 2.详细分析了低功耗运算跨导放大电路的设计方法，提出基于MOS晶体管跨导和漏-源电流之比gm/ID的设计方法，总结出亚阈值区MOS晶体管具有较高本征增益。　　 3.基于过驱动电压结合gm/ID的方法设计了高输入阻抗、低噪声的运算跨导放大电路(OTA)，采用Chartered0.35μm CMOS工艺模型参数，仿真结果表明，1kHz下输入阻抗为1.1×109Ω，0.1Hz-1kHz范围内的等效输入电压噪声为1μVrms，此噪声远远小于神经电信号的背景噪声20μVrms，满足神经电信号放大的要求。　　 4.设计了用于神经电信号放大的单片集成电容负反馈前置放大电路。栅-漏短接的PMOS晶体管和NMOS晶体管构成的二极管串联形成大电阻，由于此时MOS晶体管工作于截止区，因此串联电阻阻值远大于OTA的输入阻抗。此大电阻结合0.1pF的电容可以消除直流失调电压的影响。仿真结果表明，闭环增益为40dB，带宽为0.8Hz-140kHz，目前该芯片已在Chartered0.35μm CMOS工艺线进行样片试制。