두 전극 ECG 시스템은 연속적인 심장 및 심혈관 건강 상태 모니터링을 위해 웨어러블 기기에서 널리 사용되지만, 신뢰할 수 있는 신호 획득을 위해서는 여러 과제를 해결해야 한다. 그 핵심 과제 중 하나는 인체와 전력선 사이의 결합으로 인해 발생하는 수 볼트 이상의 50/60Hz 공통모드 간섭(CMI)으로, 이로 인해 ECG 기록 프런트엔드 회로가 포화된다. 이를 해결하기 위해, 큰 CMI에 대해 허용 오차를 갖는 ECG 기록 IC에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다 [1]–[7]. 대표적인 두 가지 기법은 공통모드 전하 보상(CMCC) [1]–[6]과 공통모드 평균화(CMA) [7] (그림 1(상단))이다. CMCC 접근법에서는 스위치드 커패시터 [1]–[3] 또는 전류원 [4]–[6]을 이용한 전하 보상으로 CMI를 상쇄할 수 있다. 그러나 이러한 추가 보상 회로와 그 제어기를 구현하면 추가적인 면적 소모와 상당한 전력 오버헤드가 발생한다. [3]에 보고된 연구는 회로 오버헤드를 최소화하기 위해 제어기 없이 CMCC를 구현하는 회로를 제안하지만, 보상 회로 오버헤드는 여전히 남아 있다. 또한 CMCC 회로는 ECG 기록 시스템에 추가적인 잡음을 더하여 잡음 성능을 저하시킨다 [1]. CMA 접근법에서는 검출된 CMI에 의해 전체 ECG 기록 회로의 접지(ground)를 구동하여 CMI의 영향을 무효화한다. 그러나 CMI 허용 오차 성능은 회로 접지와 지구 접지 사이에 존재하는 기생 커패시턴스 에 민감하다. 주변 환경이 변함에 따라 Cp가 크게 달라지므로, 최악의 CP에 대해서도 충분한 CMI 허용 오차를 제공하기 위해 매우 큰 평균화 커패시터 (CAVG)와 높은 구동 능력의 버퍼가 필요하며, 그 결과 면적 및 전력 오버헤드가 커진다. 또 다른 핵심 과제는 사용자의 움직임으로 인해 발생하며 상당한 미분모드(DM) 성분을 포함하는 모션 아티팩트(MAs)이다. MAs에 대한 내성을 확보하기 위해서는 넓은 입력 범위가 필요하다. 중요하게도, CMI 과제를 다루는 선행 설계들 [1]–[7]은 계측 증폭기(IA)와 SAR ADC로 구성된 기존의 ECG 기록 회로 구조에 기반한다. 이 구조는 본질적으로 넓은 입력 범위를 지원할 수 없어서, MAs에 취약하다. [6]에서는 DM 아티팩트를 추적하고 선충전(precharging)하여 MA 문제를 해결하지만, 이는 큰 전력 오버헤드를 초래한다.
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