随着医疗技术和神经科学研究的深入发展,生物电信号已经成为现代医学上监护、诊断和治疗病患不可或缺的重要手段。脑电信号作为人体生物电信号的一种重要类别,含有丰富的大脑神经电活动信息,大脑神经电信号的采集对大脑研究、生理研究和临床脑疾病诊断有重大意义。而目前大多数的神经信号采集仪器体积较为庞大且为有线装置,这种装置经由皮肤将植入的电极和外部的电子设备通过有线连接进行信号采集,这样的采集方式会使病患面临显著的感染风险,同时限制了病患的活动以及诊治时间。为了克服这些限制,因此小型化、完全可植入以及无线装置是未来神经信号采集系统的重要发展方向。神经信号的采集固然重要,神经刺激对于药物治疗无效的患者同样必不可少。神经刺激是通过向大脑特定区域发送控制的电流脉冲调节大脑的活动。由神经采集系统和神经刺激形成的闭环神经系统中,神经刺激会在采集点产生一系列干扰信号。因此,对采集前端有高输入阻抗、高共模抑制比、低功耗等诸多性能要求。本文主要针对适用于神经信号采集前端的连续时间ΔΣ调制器结合仪表放大器展开研究工作。首先介绍神经电信号的特点,包括幅值特性以及频域特性,介绍神经采集系统的模型,分析采集时存在的干扰,以此确定电路的性能指标。其次,提出了一种由仪表放大器和连续时间ΔΣ调制器组成的采集系统架构,对仪表放大器中运用的电路技术进行了详细的阐述,包括斩波调制技术、纹波消除技术、正反馈回路以及共模复制技术来使放大器前端直流失调以及1/f噪声降低,提高放大器的输入阻抗和共模抑制比。详细介绍了连续时间ΔΣ调制器的基本原理,基于离散模型介绍了多种向连续域等效转换的方法,讨论了连续时间ΔΣ调制器的非理想因素,如环路延迟、积分器非线性和时钟抖动等。利用MATLAB中的SIMULINK工具进行行为建模,根据冲激时不变原理计算出调制器中各个参数值。采用数字域的一阶噪声耦合提高噪声整形效果,采用DWA算法改进反馈DAC的失配,提高线性度。在通过Simulink建模验证的三阶ΔΣ调制器结构的基础上,进行电路设计与仿真。基于标准CMOS 0.18μm工艺的仿真结果表明,在1.8V的供电电压下,本设计中的仪表放大器在100Hz处共模抑制比最低为141.4d B。在输入信号频率为361Hz时,连续时间ΔΣ调制器的SNDR为93.1d B,ENOB为15.1位。