一款采用Delta放大器噪声整形SAR ADC技术的3.47 NEF、175.2-dB前端直接数字化系统，专为生物信号采集设计

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A 3.47 NEF 175.2-dB FoMs Direct Digitization Front-End Featuring Delta Amplification Noise-Shaping SAR ADC for Biosignal Acquisition

　　

本文提出了一种用于ExG生物信号读取的直接数字化接口，该接口同时实现了高动态范围（DR）和低噪声效率因子（NEF）。所提出的delta放大（DA）和反馈消除技术缩小了第一个放大器的输入和输出范围，从而可以使用低NEF的放大器来最大化gm /I d ，同时提升了宽动态范围。此外，所提出的DA架构中的小型反馈电容显著提高了噪声增益，采用基于浮动反相器的放大器（FIA）来提高输入阻抗，并具有优异的能效。该原型芯片采用22-nm FDSOI工艺制造，功耗为4.62?μ W，在1kHz的信号带宽下，实现了91.8dB的信噪比（SNDR）和175.2dB的Schreier性能指标（FoM S 。测得的3.47NEF和12.05PEF分别小于1.9× 和2.87×，与现有技术相比。共模抑制比超过93dB，输入阻抗在直流和1kHz时分别为200和15MΩ。为了验证其鲁棒性，该接口在体外和体内进行了测试，包括心电图（ECG）、眼电图（EOG）、肌电图（EMG）和脑电图（EEG）应用。