伴随着无线传感器网络的飞速发展，感知物理世界信息的各种传感器工具需求激增。传感器模拟前端芯片作为传感器与数字世界之间不可或缺的桥梁，具有十分重大的价值。传感器模拟前端芯片能否将传感器感知的物理信号准确无误地转化为计算机时代的数字信息，直接决定了传感器检测系统的准确性与安全性。研究能够准确、快速、有效地检测出微弱电流信号，并将其调整转换成数字信号的传感器模拟前端芯片具有非常重要的意义，本文立足于传感器模拟前端芯片的系统架构设计和关键技术研究，旨在实现可检测nA级微弱电流信号的低功耗、低面积和高精度的传感器模拟前端芯片。　　本文全面调研了传感器模拟前端芯片的国内外研究现状，传统的系统架构设计中时钟会引入采样误差，连同电路的低频噪声和失调电压一起，会严重影响传感器模拟前端芯片的性能。针对这些问题，本文提出了一种在数字域实现相关双采样的传感器模拟前端芯片的系统架构设计。围绕此架构设计，设计了基于电荷积分器的信号检测电路和开关电容型可编程增益放大器，提出并实现了一种基于自调零技术的全差分增量型∑-△模数转换器。此外，为降低芯片面积，本文采用单电源为数模混合电路供电，应用gm boosting和米勒补偿技术，本文提出并实现了一种消除片外电容影响的低压差线性稳压器。　　本文设计的电流型传感器模拟前端芯片基于GSMC0.18um标准CMOS工艺流片，消耗面积3.2mm×2mm。仿真及测试结果表明，模拟前端芯片有效位达15.12位，可检测nA-uA级的微弱电流，并可与不同传感器连接形成传感器测量系统。本文的理论研究对于传感器模拟前端芯片的研制具有重要的指导意义，设计实现的传感器模拟前端芯片具有重要的应用价值和广阔的应用前景。　　本论文的主要创新工作包括:　　1、本文深入研究了传统的传感器模拟前端芯片的系统架构，针对传统的系统架构设计中时钟引入的采样误差，提出了一种新的基于数字域相关双采样的系统架构设计。该系统架构设计不但可消除采样时钟引入的误差，而且与模拟域相关双采样相比，不需要额外的采样保持电容，可有效减少芯片面积。　　2、不同于现有的传感器模拟前端芯片采用模拟输出，或采用传统的模数转换器结构实现数字输出，本文设计的传感器模拟前端芯片采用了一种全新的基于自调零技术的全差分增量型∑-△模数转换器。集成的模数转换器可有效抑制失调电压的影响，大大提高了传感器模拟前端芯片的系统精度。　　3、为降低因芯片管脚数目众多而消耗的芯片面积，在深入分析了稳定性与频率补偿方法的基础上，本文提出并实现了一种基于gm boosting和米勒补偿技术的低压差线性稳压器。该线性稳压器为芯片内数字电路供电，消除了无片外电容对稳定性的影响，面积仅为0.02mm2，有效减少了芯片消耗的面积。