随着经济水平的发展,人们生活质量不断改善和提高,健康状况的实时监护已逐渐成为大家日常需求之一。在我国,每年有数十万人因罹患心脏病死亡,同时,还有数千万人忍受着心血管疾病的煎熬。传统的医疗心电图检测设备,测量过程繁琐且费用昂贵。随着半导体行业不断发展,智能硬件开辟了新的市场,满足了普通群众对心脏实时监护的需求。对于心脏监护设备来说,提供高质量的监测模块十分重要,心电信号质量越高,健康信息就越可靠,因此,起着信号采集放大作用的模拟前端(AFE)无疑是最关键的模块。本文基于系统性能、噪声、面积等综合因素考虑,在分析心电信号特点及生物电极等效电路模型的基础上,针对信号采集电路存在的低频噪声干扰和电极引入的失调干扰等,设计了一种低噪声模拟前端采集电路。该电路主要由前置放大器、增益放大器、滤波器等模块组成。其中,基于“交流耦合-电容反馈”机制,完成了低噪声前置放大器(LNA)设计,该放大器利用电容和PMOS管组成的栅压可控伪电阻产生低频高通截止频率来滤除电极引入的失调干扰。折叠式两级运算放大器采用PMOS管实现差分信号输入,在输出电压摆幅、噪声和增益之间有很好的折中。另外为拓宽信号检测范围,针对输入信号幅值差异性,完成了增益可配置放大器(VGA)电路结构。通过改变其中的输入电容实现了增益可调。为了滤除信号带外干扰,设计一款以-20d B/Dec衰减的低通滤波器(LPF),该滤波器频率响应曲线光滑,具有较好的线性度和低频性能。在上述电路设计的基础上,采用标准180nm CMOS工艺,完成了心电信号采集模拟前端电路的验证。仿真结果表明,该采集电路共模抑制比118.5d B,电源抑制比124.6d B,输入阻抗56.98GΩ@0.52Hz。增益47.6d B/59.8d B可调;并且高通截止频率为0.52Hz,低通截止频率为108.6Hz,带内等效输入噪声积分为3.5μVrms,信号采集模拟前端电路的性能满足设计要求。