近年来,神经信号记录技术蓬勃发展,对神经科学和神经义肢学的发展起着重要的推动作用,也为患者的治疗带来了希望。植入式神经记录SoC中的模拟前端接口电路是连接神经信号到数字数据处理器的桥梁,而仪表放大器位于其最前端,决定了后级模拟数字转换的精度。论文针对此开展研究,提出了一种可同时处理区域场电势和动作场电势的用于细胞外神经信号记录SoC的低电压微功耗仪表放大器的设计并予以实现。论文第一章是绪论,第二章和第三章分别讨论了电极和神经信号的特性,第四章针对输入信号和前端环境特点提出了仪表放大器的系统要求。论文的第五章对低噪声低失调放大器设计技术进行了深入的研究与讨论。在前述工作基础上,第六章给出一个高性能仪表放大器的设计。该放大器采用了独立偏置电容反馈结构对电极的失调电压实行高通滤波,将电容面积减小到仅为传统结构的1%。同时,通过避免使用电阻驱动级而降低了功耗。在运算跨导放大器(OTA)的设计中采用了自调零技术和pingpong结构将失调电压降低至微伏级。此外,还采用斩波调制技术来处理由自调零中的采样保持引起的白噪声折叠问题。所设计的1V电压一级current-starving cascode OTA,达到了160dB DC增益,2MHz的增益带宽积,电流消耗为2uA。由于内部集成了调零输入端来避免额外的偏置电流,并使用了连续时间的两级互补输入的放大器做共模反馈电路避免了电阻分压带来的额外面积和热噪声。电路中的控制逻辑中采用了D触发器和反向锁相器来消除电路延时带来的毛刺。设计在SMIC0.18μm CMOS工艺下设计仿真和流片实现,最终实现闭环AC增益为40dB,通带带宽为0.1-10kHz,在2.5kHz输入下增益误差为1.2%,THD为0.01%,输入等效噪声为36μVrms,达到了预定的设计目标。