CMOS图像传感器是现今固态成像技术的主流方向,具有低成本、低功耗和高读出速度等优点,广泛应用于消费电子、可视电话、医疗等领域。空间成像已成为其重要应用之一,特别在遥感成像、太阳敏感器、空间探测等空间环境中的应用着有重要的研究价值。然而,应用于空间环境的集成电路会受到太空中高能粒子的影响,其中,单粒子效应是集成电路应用于太空环境中面临的主要辐射效应之一,它会造成芯片中数字电路工作的短暂失效,甚至是永久损毁。图像传感器的时序电路主要由数字电路构成,受单粒子效应影响很大。因此,本文分析时序电路在空间环境中受到的单粒子效应,依此开展抗辐射CMOS图像传感器时序电路的研究工作。本文从底层到顶层对时序电路的抗单粒子效应进行研究与设计。底层加固方面,本文提出了一系列设计加固的存储单元,采用了空间域冗余或时间域冗余的加固技术,加固后的存储单元可以抵抗内部节点的单粒子效应。由于存储单元在数字电路中大规模使用,且由于其是时序逻辑电路,工作时易受粒子攻击而产生状态翻转,所以设计抗辐射存储单元很有必要。对设计的抗辐射触发器进行了验证,通过构成触发器链并分别统计输出端口的错误电平个数,可以比较不同单元间的可靠性。并在此基础上对抗辐射标准单元库进行扩充与完善。顶层加固方面,本文提出一种使能检测单元,该单元可以加固外部启动信号。在经过了电路级错误注入仿真验证以后,对使用该单元的一款图像传感器进行模拟辐射测试,结果表明使用使能检测单元的时序电路可以有效屏蔽单粒子效应。因此,本文提出的基于使能检测单元的系统级加固方法具有抵抗单粒子效应的功能。本文基于改进后的标准单元库使用Verilog HDL语言设计了一种加固的图像传感器时序产生电路,并搭建了时序电路的验证平台通过了仿真验证。它采用可以对使能信号进行加固的检测单元。基于数字电路设计流程完成了图像传感器时序电路部分的版图设计,完成了后仿和时序分析。