이 논문은 2-전극 측정 시스템을 위해 특별히 설계된 생체전위(biopotential) 기록 아날로그 프론트엔드(AFE)를 제시한다. 이 시스템은 130 V_PP를 초과하는 큰 공통모드 간섭(CMI)에 대해 허용하면서도, 작은 생체전위 신호를 포착할 수 있다. 밀러 효과를 활용하여 제안된 CMI-Follower는 매우 낮은 공통모드 입력 임피던스( $Z_{\text{IN-CM-C}}$ )를 제공함으로써, 추가적인 잡음 기여 없이 큰 CMI 허용도를 달성한다. 낮은 $Z_{\text{IN-CM-C}}$ 는 분리된 칩 접지(Chip-GND)가 결합된 CMI를 정밀하게 추종하도록 하여, Chip-GND 기준 입력 CMI를 크게 감소시킨다. 또한 제안된 CMI-Follower는 전력 소모가 큰 기법에 의존하지 않으면서도 본질적으로 큰 전체 공통모드 제거비(total common-mode rejection ratio, T-CMRR)를 가진다. 입력 공통모드 범위(ICMR)를 확장하기 위해 잡음 효율적인 공통모드 적응 전류 재사용 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(common-mode adaptive current-reuse operational transconductance amplifier, CMA-CR-OTA)도 제안한다. 이 증폭기는 잔여 CMI가 400 mV_PP를 초과하는 경우에도(예상치 못한 큰 기생 커패시턴스( $C_{\text{GND}}$ )가 Chip-GND와 Earth-ground(Earth-GND) 사이에 존재함으로써 발생할 수 있음) 생체전위 신호를 선형적으로 증폭한다. 110-nm CMOS 공정으로 제작된 프로토타입 AFE는 1~1.5-V 전원에서 채널당 $4.6\mu$ W를 소모한다. CMI-Follower는 전체 전력 소모의 17%만을 차지하면서도 130V_PP를 초과하는 CMI 허용도를 지원한다. 실험 결과, 제안된 AFE는 낮은 입력 기준 잡음(input-referred noise, IRN) $0.43\mu$ Vrms(0.5–100Hz) 덕분에 76-V_PP CMI의 실제 환경 조건에서도 전기심전도(Electrocardiograms, ECG) 및 뇌파전도(Electroencephalograms, EEG)와 같은 작은 생체전위 신호를 성공적으로 포착함을 보여준다. 프로토타입 AFE는 또한 각각 5% 및 30%의 건식 전극 임피던스 불일치에서 T-CMRR이 90.5-dB 및 102-dB에 도달한다.

이 논문은 에너지 효율과 소형화를 모두 강조하는 광전류 기록 프런트엔드를 제안한다. 제안된 프런트엔드 회로는 전압 제어 발진기 기반 양자화기(VCOQ)와 피드백 전류를 위한 디지털 저역통과 필터로 구성되어, 변환 효율을 최적화한다. 또한 향상된 선형성과 면적 효율을 위해 이중 펄스폭 변조(PWM) 기반 버퍼드 저항성 디지털-아날로그 변환기(R-DAC)를 사용한다. 일반적인 구조 대신 디지털 카운터로 구현된 PWM 로직은 동적 전력 요구를 감소시킨다. 더 나아가 디지털 필터 피드백 루프에 비트 심도가 확장된(coarse) R-DAC를 통합함으로써 동적 범위(DR)를 크게 향상시킨다. 제안된 아키텍처는 또한 루프 이득 캘리브레이션과 빠른 정착(fast-settling) 피드포워드 경로를 통해 수동 적분기에 대한 기생 효과를 완화하고, 입력 광전류의 급격한 변동으로 인해 포화로 발생하는 데이터 손실을 줄인다. 90 nm CMOS 공정에서 제작된 프로토타입 칩은 0.067 mm²의 면적을 차지하며, 피크 신호대 잡음 및 왜곡비(SNDR) 87.66 dB와 에너지 효율 0.188 pJ/conv를 달성한다. 또한 DR 확장 루프를 통해 144 dB의 DR을 얻는다.