JSSC 2011第7期RF & Wireless65nmNeural Network Accelerator

A1 8 W6 0n V Hz Capacitively-Coupled Chopper Instrumentation Ampli ﬁer in 65 nm

65nm CMOS工艺下的低功耗高精度仪表放大器，适用于无线传感器节点。

1μV offset, 0.16% gain inaccuracy, 134dB CMRR, 120dB PSRR, NEF=3.3, 1.8μA@1V

仪表放大器斩波稳定电容耦合低功耗生物电位传感

▸创新点1：电容耦合斩波拓扑实现轨到轨输入共模范围（方法创新）。通过电容耦合技术消除输入级晶体管的阈值电压限制，结合斩波调制实现全电源电压范围内的共模信号处理，显著扩展了输入动态范围（1 V电源下支持轨到轨输入）。

▸创新点2：正反馈环动态提升输入阻抗（电路创新）。采用可控正反馈机制在信号通路中注入补偿电流，将输入阻抗从常规的MΩ级提升至GΩ级（具体提升倍数未明确），有效降低生物电信号采集中的负载效应。

▸创新点3：纹波抑制环实现低噪声斩波（系统创新）。通过附加反馈路径检测并抵消调制残余纹波，将输出纹波幅度降低至1 μV以下，同时保持3.3的优异噪声效率因子（NEF）。

▸创新点4：可选DC伺服环路增强生物信号适应性（应用创新）。用户可配置的伺服环路自动消除高达±50 mV的电极直流偏移，支持ECG/EEG等生物电势测量，系统功耗仅增加0.3 μA（总功耗2.1 μA）。

Abstract

This paper presents a low-power precision instrumen- tation ampli ﬁer intended for use in wireless sensor nodes. It em- ploys a capacitively-coupled chopp er topology to achieve a rail-to- rail input common-mode range as well as high po wer efﬁciency. A positive feedback loop is employed to boost its input impedance, while a ripple reduction loop suppresses the chopping ripple. To facilitate bio-potential sensing, an opti onal DC servo loop may be employed to suppress electrode offset. The IA ac