用于ExG信号采集系统的低功耗低噪声CMOS放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低功耗生物医疗电子领域，特别涉及一种用于ExG信号采集系统的低 功耗低噪声CMOS放大器。
【背景技术】
[0002] 随着深亚微米集成电路工艺的发展，自供电技术、微瓦级计算以及微型传感器技 术极大地推动了物联网，智能家居以及人体局域网的发展，低功耗节点处理芯片成为这类 应用中的设计难点。
[0003] 生物医疗电子芯片作为人体局域网中的一个节点，尤其受到复杂的人体生理环境 干扰，要能准确地采集人体生理信号，如心电信号，脑电信号，肌电信号等，必须采用高抗干 扰能力的模拟前端电路，同时，小尺寸，低功耗也成为涉及关键点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于ExG信号采集系统的低功耗低噪声CMOS放大器， 解决了生物电极的直流失调电压问题，满足ExG信号采集系统中对低功耗低噪声模拟前端 电路的设计要求。
[0005] 为了达到上述目的，本发明实施例提供一种用于ExG信号采集系统的低功耗低噪 声CMOS放大器，包括：输入斩波电路，跨导运算放大电路，电容反馈电路，消除失调电压电 路以及伪电阻偏置电路；其中，
[0006] 所述输入斩波电路用于将低频输入信号调制为第一高频输入信号，并将所述第一 高频输入信号耦合至所述跨导运算放大电路的输入端；
[0007] 所述跨导运算放大电路用于放大进入所述跨导运算放大电路的高频信号，并将放 大后的高频信号进行解调得到低频输出信号；
[0008] 所述跨导运算放大电路的输出端与所述电容反馈电路的输入端连接，所述电容反 馈电路用于将所述低频输出信号调制为第二高频输入信号，并将所述第二高频输入信号耦 合至所述跨导运算放大电路的输入端，构成负反馈模式；
[0009] 所述跨导运算放大电路的输出端与所述消除失调电压电路的输入端连接，所述消 除失调电压电路用于消除所述低频输出信号的直流失调电压，将消除直流失调电压的低频 输出信号调制为第三高频输入信号，并将所述第三高频输入信号耦合至所述跨导运算放大 电路的输入端，构成负反馈模式；
[0010] 所述伪电阻偏置电路与所述跨导运算放大电路的输入端连接，用于为所述跨导运 算放大电路提供输入共模偏置电压；
[0011] 其中，进入所述跨导运算放大电路的高频信号由所述第一高频输入信号、所述第 二高频输入信号和所述第三高频输入信号叠加而成。
[0012] 其中，所述输入斩波电路包括第一斩波电路、第一输入親合电容以及第二输入親 合电容；其中，
[0013] 所述低频输入信号与所述第一斩波电路的输入端连接，所述第一斩波电路输出所 述第一高频输入信号，所述第一高频输入信号的高电压信号与第一输入耦合电容连接，将 所述第一高频输入信号的高电压信号耦合至所述跨导运算放大电路的反相输入端；所述第 一高频输入信号的低电压信号与第二输入耦合电容连接，将所述第一高频输入信号的低电 压信号耦合至所述跨导运算放大电路的同相输入端。
[0014] 其中，所述电容反馈电路包括：第二斩波电路、第一负反馈耦合电容以及第二负反 馈耦合电容；其中，
[0015] 所述低频输出信号与所述第二斩波电路的输入端连接，所述第二斩波电路将所述 低频输出信号调制为第二高频输入信号，所述第二高频输入信号的高电压信号与所述第一 负反馈耦合电容连接，将所述第二高频输入信号的高电压信号耦合至所述跨导运算放大电 路的反相输入端；所述第二高频输入信号的低电压信号与所述第二负反馈耦合电容连接， 将所述第二高频输入信号的低电压信号耦合至所述跨导运算放大电路的同相输入端。
[0016] 其中，所述第一输入耦合电容的电容值与所述第二输入耦合电容的电容值相等； 所述第一负反馈耦合电容的电容值与所述第二负反馈耦合电容的电容值相等；且所述 CMOS放大器的放大增益由所述第一输入親合电容的电容值和所述第一负反馈親合电容的 电容值确定。
[0017] 其中，所述消除失调电压电路包括：积分电路、第三斩波电路、第三负反馈耦合电 容以及第四负反馈耦合电容；其中，
[0018] 所述跨导运算放大电路的正输出端与所述积分电路的负输入端连接，所述跨导运 算放大电路的负输出端与所述积分电路的正输入端连接；所述积分电路对所述低频输出信 号进行积分处理后输出积分电压信号；
[0019] 所述积分电路的输出端与所述第三斩波电路的输入端连接，将所述积分电压信号 调制为第三高频输入信号，所述第三高频输入信号的高电压信号与所述第三负反馈耦合电 容连接，将所述第三高频输入信号的高电压信号耦合至所述跨导运算放大电路的反相输入 端；所述第三高频输入信号的低电压信号与所述第四负反馈耦合电容连接，将所述第三高 频输入信号的低电压信号耦合至所述跨导运算放大电路的同相输入端。
[0020] 其中，所述伪电阻偏置电路包括分别与所述跨导运算放大电路的反相输入端和同 相输入端连接的第一伪电阻偏置电路和第二伪电阻偏置电路；
[0021] 所述第一伪电阻偏置电路包括第一PM0S管和第二PM0S管；其中，所述第一PM0S 管的栅极和所述第二PM0S管的栅极连接且与一控制电压连接，所述第一PM0S管的源极与 所述CMOS放大器的共模电压连接，所述第一PM0S管的漏极与所述第二PM0S管的源极连 接，所述第二PM0S管的漏极与所述跨导运算放大电路的反相输入端连接，为所述跨导运算 放大电路的反相输入端提供第一输入共模偏置电压；
[0022] 所述第二伪偏置电路包括第三PM0S管和第四PM0S管；其中，所述第三PM0S管的 栅极和所述第四PM0S管的栅极连接且与所述控制电压连接，所述第三PM0S管的源极与所 述CMOS放大器的共模电压连接，所述第三PM0S管的漏极与所述第四PM0S管的源极连接， 所述第四PM0S管的漏极与所述跨导运算放大电路的同相输入端连接，为所述跨导运算放 大电路的同相输入端提供第二输入共模偏置电压。
[0023] 其中，所述跨导运算放大电路包括共源共栅跨导放大电路和输出斩波电路；其中，
[0024] 所述共源共栅跨导放大电路用于放大所述高频信号；所述共源共栅跨导放大电路 的共源共栅管的源极与所述输出斩波电路的输出端连接，所述输出斩波电路用于在所述共 源共栅跨导放大电路的高阻节点来之前将放大后的高频信号解调至低频，由所述共源共栅 跨导放大电路输出所述低频输出信号。
[0025] 其中，所述共源共栅跨导放大电路的共源共栅管包括：第五MOS管、第六MOS管、第 十三MOS管以及第十四MOS管；所述输出斩波电路包括：第一输出斩波电路以及第二输出 斩波电路；其中，
[0026] 所述第五MOS管的栅极和第六MOS管的栅极连接并与第二偏置电压连接；所述第 五MOS管的漏极和所述第十三MOS管的漏极连接作为所述跨导运算放大电路的负向输出 端；所述第六MOS管的漏极和所述第十四MOS管的漏极连接作为所述跨导运算放大电路的 正向输出端，所述第一输出斩波电路的第一输出端与所述第五MOS管的源极连接，所述第 一输出斩波电路的第二输出端与所述第六MO