利用可穿戴或者植入体内的电子设备组建体域网(Body Area Network,BAN)进行主动人体健康监测具有广阔应用前景。在BAN系统中,电子设备把从人体上采集的各类生理信号传输到网络中心节点,然后通过手机或者其他通信方式把信号传输到医院、云端的服务器进行监控或者深入诊断分析。在我国逐渐迈入老年化社会的大背景下,应用到医疗领域的BAN研究具有重大科研和社会意义。适用于BAN的模拟集成电路设计挑战包括更低的功耗,更高的集成度和开发更多类型的医疗用途。本文从低功耗体域网关键模拟集成电路开展设计与研究。首先,人体信道通信(Human Body Communication,HBC)可以作为BAN中的无线通信方式。IEEE 802.15.6协议HBC物理层定义了利用人体组织作为介质进行信息的无线传输方式。协议中制定严格的输出频谱指标:在中心频率21 MHz,带宽5.25 MHz前提下,要求1 MHz处输出频谱相对中心频率的频谱抑制达到-120 dBr(dB Relative to Center Frequency)。通过理论分析,把输出频谱的瓶颈定位在HBC发射机最后一级输出缓冲器的二阶互调(Second-order Intermodulation,IM2)特性上。提出了频谱整形HBC发射机架构,详细阐述了频谱整形8阶Gm-C带通滤波器(Bandpass Filter,BPF)的设计方法学。在定量研究二阶输入交调点(Second-order Input Intercept Point,IIP2)与1 MHz输出频谱关系后,提出了三款频谱整形缓冲器。其次,应用于医疗的BAN集成电路设计中,模拟前端(Analog Front End,AFE)提取心电图(Electrocardiography,ECG)信号后,缺乏一种超低功耗方式传输ECG信号到远端计算节点。本文设计了一种调制器,不经过模数转换直接把模拟ECG信号调制到声音频段(500 Hz-20 kHz),通过手机3.5 mm音频接口输入到智能手机内。调制通过高线性度无源混频器上变频完成,使用低功耗Gm-C 5阶低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)来抑制混频器输出端混杂的高频谐波分量。调制器输出级由仪表放大器(Instrumentation Amplifier,IA)和单位增益放大器(Unity Gain Amplifier,UGA)组成。其中IA完成高共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio,CMRR)的双端到单端(Differential to Single,D2S)转换,UGA中两级放大器采用甲乙输出级来驱动5 kΩ低阻负载。智能手机通过音频接口的阻抗检测来切换内置和外置麦克风音频输入,因此UGA需要驱动低阻负载。最后,为了提高BAN电路的系统集成度,往往需要片上集成电源管理模块。因此设计了一个音频信号整流器,输出经过低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)调制后,产生稳定的具有负载能力的电源电压。基于不同用途,本文设计两款LDO,分别输出1.8 V,1.2 V电压,最大负载电流分别为50 mA和2 mA。详细描述了针对输出补偿LDO的设计方法学,包括开关功率管、缓冲器、误差放大器的设计和相应版图设计考虑。同时阐述了两款带隙基准(Bandgap,BGR)设计,以及相应的两种启动电路的工作原理。基于上述研究工作中的挑战,本文提出若干应用于体域网集成电路的技术、方案。首先,为了完成HBC发射机频谱整形,提出两种新型IM2消除技术。第一种基于两级逐级消除,第一级使用同质MOS偏置技术初步消除单端输出电流中IM2,第二级利用NMOS、PMOS互补特性消除第一级残余的IM2成分。第二种IM2消除技术基于引入刻意可控的失配来抵消掉传统有源电流镜做负载缓冲器的轻微非对称,从而使单端输出电路近似于差分输出结构。失配的引入通过NMOS输入管的非对称栅极偏置,或者输入管的独立体偏置来实现。在XFAB 0.35μm工艺下设计HBC发射机,仿真结果显示输出频谱在1 MHz处抑制达-122 dBr。其次,考虑工艺偏差和器件失配,前述的IM2消除技术欠缺鲁棒性,所以本文又提出了两种自动校正技术。第一种在HBC发射机输入端注入校正激励源,然后在输出端检测相关幅度,产生控制信号,调节缓冲器中注入的失配电流,完成校正。第二种校正技术基于检测残余IM2平均功耗,即低频处由于IM2机制频谱再生分量。通过时域平均滤波器对平均功耗进行估算,异步Delta Sigma调制器(Asynchronous Delta Sigma Modulator,ADSM)编码,纹波计数器信号重建,比较量化的平均功耗相对大小,最后找到对应于最小残余IM2平均功耗的控制信号。该控制信号调整缓冲器中的浮空电流源,消除输出端的IM2成分,通过该校正技术,在GF 0.13μm CMOS工艺下,HBC输出频谱满足1 MHz处-120 dBr要求。再次,在音频调制器设计中,为了最大程度地降低调制器功耗,提出了一种混频器和滤波器紧凑融合电路结构,等效节约一个运算放大器和一个Gm单元的功耗。在XFAB 0.35μm CMOS工艺下,最终仿真结果显示调制器静态电流40.8μA,有效位数为11 bits。最后,在应用于BAN的电源管理电路中,提出一种音频信号能量收集方案,使用半波整流器把手机音频接口一个声道输出的正弦音频信号转换成DC电压,给前述的ECG音频调制器供电。通过测量iPhone5C的输出负载曲线,验证了方案的可行性。在XFAB 0.35μm CMOS和XFAB 0.18μm SOI CMOS工艺下,两款LDO的仿真和测试结果满足设计指标要求。