本公开有助于捕获诸如微伏或亚微伏分辨率的生物电势信号的生物信号，该分辨率处于或显著低于常规心电图和生物信号采集仪器的本底噪声。在一些实施例中，本文所公开的示例性系统有助于采集和记录同时采样的宽带相位梯度信号(例如，宽带心脏相位梯度信号，宽带脑部相位梯度信号)，在一些实施例中，具有小于约1μs的时间偏差，并且在其他实施例中，具有不大于约10飞秒的时间偏差。值得注意的是，所例示的系统使所采集的宽带相位梯度信号中的非线性失真(例如，会通过某些滤波器引入的失真)最小化，从而不影响其中的信息。