← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2020第7期Data Converters130nmDelta-Sigma ADCOp-Amp
50nW Opamp-Less ---Modulated Bioimpedance Spectrum Analyzer for Electrochemical
一款130nm CMOS工艺的无运放调制生物阻抗频谱分析器，用于电化学检测，功耗仅50nW。
0.004mm²每通道, 50nW@0.6V, 1pA灵敏度, 50.3dB SNDR, 5kHz扫描范围
生物阻抗神经化学传感ΔΣ调制微电极阵列体内检测
▸创新点1：无运放ΔΣ调制ADC设计（电路创新） - 采用无运放架构的ΔΣ调制ADC，在0.6V电源下仅消耗50nW功耗，通过理论分析验证其在生化微传感器典型条件下的等效性能，显著降低功耗并保持高精度（1pA电流灵敏度，50.3dB SNDR）。
▸创新点2：12通道集成生物阻抗分析（系统创新） - 在130nm CMOS工艺上实现12通道全集成阻抗谱分析系统，单通道面积仅0.004mm²，支持1pA至20nA动态范围和5kHz频率扫描，实现多站点实时神经化学监测。
▸创新点3：抗生物污染微电极技术（方法创新） - 采用聚酰亚胺基底金微电极设计，结合生物阻抗提取算法，有效抑制生物污染对长期体内测量的影响，已通过啮齿动物脑部钾离子实时传感验证。
▸创新点4：无乘法器频响分析单元（电路创新） - 设计低功耗无乘法器FRA单元，在保持阻抗分析功能的同时消除传统乘法器功耗瓶颈，进一步优化系统能效。
Abstract
A fully integrated 130 nm CMOS 12-channel
biofouling-resistant potassium-selective brain neurochemistry
impedance spectrum analyzer is presented. Each 0.004 mm 2
channel is an amperometric readout circuit composed of an
opamp-less delta-sigma-modulated analog-to-digital converter
(ADC) that consumes only 50 nW of power from a 0.6 V
supply. The latter is analytically proven to be approximately
equivalent to the former under conditions that are typical
for the biochemical microsensors. The circuit