非制冷红外探测器已经应用于各个领域,如安全,空间科学,环境管理,监控等。随着技术的飞速发展,非制冷红外面阵的规模越来越大,从128×128,320×256,到640×480。较大的像素阵列要求用于预处理弱光电流的读出电路(Readout Integrated Circuit,ROIC)具有更高的性能。读出电路功能主要是对信号的放大,滤波,采样,降噪以及传输类型的转换等。本论文对640×480像元非制冷红外探测器读出电路进行研究。设计一种新的偏置电路为像元提供偏置,并增加了片上非均匀性校正功能,实现了读出电路的整体设计。采用TSMC 0.18μm工艺,对读出电路进行设计、仿真、版图的绘制以及验证工作。本论文的研究内容如下:1.本论文提出了一种新的为探测器提供偏置的电路,通过使用运算放大器的深度负反馈调节像元电压,采用电流镜对盲像元电路的电流进行镜像。以减小传统偏置电路中阈值电压对输出信号的作用,由于阈值电压随很多因素的变化而变化,导致偏置电路输出电流会受到很多因素影响。新型像元电路,使阈值电压对像元电路的影响减小,敏感像元电路和盲像元电路电流误差减小。2.本论文在偏置电路中增加非均匀性校正电路,通过一种新的串联相同阻值却不同比例的方式,进行电流补偿。电阻串联采用1:2:4的模式,提高了对敏感像元电路补偿的精度。在理想情况下,每个像元在相同环境中的响应特性应相同。实际中,由于制作工艺的缺陷等原因,敏感像元会产生不同的响应特性,是产生电路非均匀性的直接原因。经计算,电路的非均匀性小于盲像元阻值的3%,像元电路输出电流值最大偏差为200n A,通过仿真该电路输出电流值为210.07n A。3.本论文对小像元大面阵非制冷红外探测器读出电路进行研究。包括偏置电路、积分电路、数据寄存器电路、采样保持电路、串转并电路、输出缓冲电路。像元大小为17μm×17μm,阵列规模为640×480,在TSMC 0.18μm工艺下,其工作帧频为60Hz,主时钟频率为19MHz,积分电容可调,读出电路输出摆幅为0.8～4.2V。