一种0.01平方毫米、3微瓦的模拟前端电路，无需ADC（模数转换器），采用基于PRBS（伪随机二进制序列）的技术来抑制失真，适用于基于时间的EIS（电感测量系统）测量

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：A 0.01-mm2 3-μW ADC-Less Analog Front-End Circuit With PRBS-Based Rejection of Distortion for Time-Based EIS Measurements

该研究提出了一种低功耗读出集成电路（ROIC）设计，用于时间相关的阻抗监测。通过采用两阶段动态比较器替代传统ADC，结合不同激励信号多项式生成的多次测量平均技术，在0.01mm2面积下实现98Hz-1.25MHz宽频带工作，功耗仅3μW。实验表明，该设计在100kHz激励频率下获得31dB的SNR，动态范围 FoM 达162.6dB，优于现有方案，并成功通过真实传感器测试验证了有效性。

　　

摘要：

本研究提出了一种低功耗读出集成电路（ROIC），用于基于时间的阻抗监测，适用于阻抗式传感器。该电路通过测量传感器的归一化脉冲响应（IR），无需使用模数转换器（ADC），并利用两级动态比较器简化了模拟前端（AFE）的设计。通过使用不同的激励信号生成多项式对多次测量结果进行平均处理，可以有效抑制信号失真，从而实现类似ADC的功能。该电路的工作频率范围为98 Hz至1.25 MHz，在仅为0.01 mm2的紧凑区域内功耗仅为3 μW，非常适合便携式和微型可穿戴系统。在100 kHz的激励频率下，电路可实现31 dB的最大信噪比（SNR）。在此配置下，系统在50 kHz的带宽内对激励信号进行1023次采样，激励时间为163.7 ms，其动态范围（电阻值）优值（DR）达到162.6 dB，超越了现有技术的水平；而信噪比优值（SNR）仍保持在151.3 dB，具有竞争力。最后，通过实际传感器的测试验证了该电路设计的有效性。