由於現今CMOS技術、通信和低功耗電路設計技術的突飛猛進，為可攜式生物醫療 設備行業帶來了不小的改變。生醫訊號的讀取系統已經可以由傳統分離元件組成的系統 轉而由單一晶片所取代。一般來說，生醫訊號的振幅從幾微伏特到幾毫伏特都有，為了 處理這些信號，必須設計低輸入雜訊和可程式化增益來適應如此高動態範圍的訊號。更 進一步考慮減輕病人必須長時間忍受儀器所帶來的不舒服，於是，現今的生醫系統就朝 向小體積、輕量化、可攜式來發展。以電路技術而言就必須朝向低雜訊、低功率、低電 壓並且以電池供應電壓的系統為設計考量。
一般來說量測生醫訊號時，會使用兩片生理電極片固定在量測部位，再經由電極片 將生醫訊號讀取到前端電路系統做處理。通常生醫訊號大多為低頻率的小訊號，但是外 界或是電路的雜訊都比生醫訊號要來的大，所以一個前端電路其中要做的重要工作就是 必須抑制這些雜訊。而大部分最主要要探討的可以分為三個部分。第一個為閃爍雜訊。
由於電子在電晶體內流動的時候，根據能量的狀態容易陷入或被閘極和基極交界的自由 鍵所釋放，使得汲極電流會因為閃爍雜訊而受到影響，由於生醫訊號具有相當低頻的成 分，這也意味著閃爍雜訊會在低頻時加入到生醫訊號，導致輸出訊號失真。第二個所要 討論的雜訊存在於電源線，電源線存在著50/60 Hz 的訊號並且很容易耦合到人的身體，
這在人的生醫訊號上可以視為一個共模雜訊，在低電壓的電路裡影響更是重大，通常電
擺幅較小的生醫訊號，電源線雜訊將不可以忽視。第三個是由於兩個電極貼片所產生的 不同 DC準位，稱作差動電極偏移電壓(Differential Electrode Offset, DEO)。就傳統的氯 化鋁電極而言，差動電極偏移電壓擺幅可高達50mV並隨著時間變化，這在生醫系統上 是 必 須 要 處 理 的 。 表 1-1 為 生 醫 訊 號 的 一 般 規 格 。 其 中 包 含 了 圖 1-1 的 腦 波 圖 (Electroencephalogram, EEG)，圖1-2的心電圖(Electrocardiogram, ECG)，圖1-3的肌電圖 (Electromyogram, EMG)。
圖 1-1 腦波圖 α 波
圖 1-2 心電圖
圖 1-3 肌電圖 表 1-1 生醫訊號
生醫訊號 頻寬 振幅(峰對峰值)
腦波圖(EEG) 0.5~100 Hz 50~100 μV 心電圖(ECG) 0.5~100 Hz 1mV~2.5mV
肌電圖(EMG) 10~1K Hz 1mV~5mV
以上這些規格都是針對低頻生醫訊號。而閃爍雜訊、共模雜訊、差動電極偏移電壓 (DEO)，則是偵測生醫訊號時最主要需要考量的。在一般生醫訊號處理的過程中，傳統 的方式是使用一個擁有高共模拒斥比(CMRR)的儀表放大器來避免閃爍雜訊和抑制共模 雜訊。對差動電極偏移電壓(DEO)而言，則是提高電壓或是使用雙電壓源來增加訊號的 擺幅空間。根據功率消耗定理，功率的消耗是跟電壓成正比的，所以使用傳統的設計方 式將是一個會消耗大量功率的方式，若要達成現今生醫技術所要求的低耗能裝置，上述 的方法是不可行的。圖1-4為一個傳統生醫訊號前端感測電路系統。通常是使用兩個電 極片黏在身體的表面，進而將生醫訊號傳送給前端電路。通常系統內會包含儀表放大器 來做第一次的訊號放大，並且將不要的訊號藉由濾波器來濾除，接著將濾出的訊號送到 數位類比轉換器去轉換成數位訊號，讓數位訊號系統去做訊號處理。
IA Filter ADC DSP
圖 1-4 傳統生醫訊號前端感測電路系統