随着现代科技的发展,红外探测技术已被广泛应用于军事领域,如红外夜视、红外制导、高科技军事作战装备等方面。同时也日益走进人们的生活,比如医疗、汽车应用、红外成像、电子防盗等领域。红外成像系统的成像质量取决于两个关键因素:1)作为光电转换装置的红外焦平面的性能;2)将探测器光生信号转移到处理单元的读出电路。本论文对红外焦平面阵列读出电路进行了研究与设计,并成功设计出一款高动态范围红外焦平面阵列读出电路。本论文主要内容及成果如下:1)本论文所设计的读出电路采用电容跨导放大器结构作为像元接口电路,为实现较大的动态范围而采用多个积分电容。另外,在像元电路中使用相关双采样电路,可以有效去除复位噪声,从而提高读出电路噪声性能。读出电路像元面积为25μm×25μm,阵列大小为320×256。2)为实现高动态范围,本设计在每列放置两条信号处理链路,分别用来处理和读出像元电路产生的高增益信号及低增益信号,可以达到每一帧输出两幅图像,并通过高动态合成算法可以将这两幅图像合成一张高动态范围图像。3)为提高帧频,本设计将读出电路分成四个部分,每部分共用一个模拟输出通道,最终使得读出电路帧频可以达到100帧每秒以上。读出电路偏置均由片上产生,无需片外提供。另外,偏置电路及列级读出电路的增益可以通过片上SPI进行调节。4)本设计采用的是XFAB 180nm 1P4M工艺,整体芯片面积为10mm×10mm,总功耗小于500mW。整体电路使用cadence软件进行设计、仿真及布局布线。