随着科学技术不断进步发展,微弱电信号检测技术广泛应用于各个领域,半导体的尺寸不断缩小,对微弱电流检测精度的要求越来越高。设计实现高精度的微弱电流检测电路,是许多领域重点研究的课题,因此微弱电流检测放大电路的研究具有重要的意义。为了达到pA级分辨率,本文选择电容作为反馈元件的电荷积分器以避免电阻元件的电流噪声,为了进一步消除放大器的低频噪声对电流检测的干扰,本文在电荷积分器中进一步应用相关双采样技术,在放大器输出端添加失调存储电容,在开关和时钟的辅助下,实现电路归零和信号放大的交替。由于本文提出的微弱电流前端放大电路存在复杂的跨导、开关以及电容的连接,开关切换的时序也保留了噪声之间的相关关系,为了准确计算放大电路的输出噪声和电流分辨率,本文详细分析了开关切换过程中噪声的产生和传递过程,给出了输出噪声的解析表达式。并根据推导出的输出噪声解析表达式,编写Matlab程序,以实现放大电路性能的快速评估与电路参数的优化。待测电流信号为单端输入,单端信号抗干扰能力较差,通过电路将其转换成差分输出,单端到差模的转换存在误差。并且MOS开关断开过程中会引入电荷注入、时钟馈通不必要的误差,因此考虑添加一路无电流输入的Dummy结构。为了满足信号检测低噪声、宽共模范围的要求,电荷积分器中的运放选用差分输入的折叠式共源共栅放大结构,加入Gain-boosting结构获得更高增益以抑制后续检测电路噪声。相关双采样采取闭环输出失调存储方案。根据计算出的噪声解析表达式,设计超低漏电的MOS开关,降低采样频率,获得更好的电流分辨率。时钟电路将片外输入占空比未知的方波信号转换为非交叠时钟,为电路提供复位、自归零、放大阶段时钟。基于0.18μm工艺搭建电路并调试,完成版图部分设计及后仿真,仿真运放的频率响应为113dB,噪声为46.92n V/(?),pnoise仿真结果折合到输入电流噪声约为0.86 A/(?)@1Hz,0.086pA/(?)@10Hz。本文设计的基于相关双采样电路的微弱电信号检测前置放大电路符合课题设计要求,可以在抑制噪声的基础上很好的实现对微弱电流的检测。