SL
Shubin Liu
Author with expertise in Analog Circuit Design for Biomedical Applications
Achievements
This user has not unlocked any achievements yet.
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(0% Open Access)
Cited by:
0
h-index:
16
/
i10-index:
29
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A 36.8-$\mu$W 66 nV/$\surd$Hz 85.7 dB-System-SNDR Reconfigurable Single-Channel ExG Acquisition System for Bio-Sensor Modules

Yuke Shen et al.Jan 1, 2025
This paper presents a fully integrated reconfigurable single-channel IC with high energy efficiency for bio-signal acquisition in Internet-of-Medical Things (IoMT) systems. The overall signal chain consists of a capacitively-coupled instrumentation amplifier (CCIA) and a 16-bit delta-sigma (  $\Delta$   $\Sigma$  ) ADC. The ADC is directly driven by the CCIA without a traditional driver stage. The folded path of the first stage in CCIA is sliced for reconfigurable noise levels. In addition, a single-stage floating inverter amplifier (FIA) assisted by the correlated-level-shifting (CLS) technique is employed in the switched-capacitor (SC)  $\Delta$   $\Sigma$  modulator for fully dynamic operation with sufficient DC gain. Fabricated in 180-nm CMOS, the CCIA achieves an input-referred noise level ranging from 35.8 to 67 nV/  $\surd$  Hz with a best noise-efficiency factor (NEF) of 5.54. It corresponds to an integrated noise ranging from 0.63 to 1.16  $\mu$   $\text{V}_\text{rms}$  (0.5-100 Hz) and 1.93 to 3.51  $\mu$   $\text{V}_\text{rms}$  (0.1-3 kHz), respectively. The ADC achieves a peak SNDR of 92.6 dB for a 2.3-  $\text{V}_\text{pp}$  differential input and can support 16  $\times$  power/BW reconfigurability with ENOB  $>$  15 bit. The complete system occupies an active area of 0.56 mm  $^{2}$  and achieves 85.7-dB system SNDR over a 500 Hz BW with an OSR of 128. It consumes 36.8  $\mu$  W from a 1.8-V supply, corresponding to an SNDR-based Schreier FoM of 157 dB. Biological measurement is demonstrated successfully, and the results verify that the proposed IC is applicable to high-quality ExG signal acquisition.