红外成像技术在军事,商业,工业等领域有着广泛的应用市场。红外焦平面阵列读出电路是红外成像技术的核心部分,它的性能在红外成像系统中起着关键性的作用。本文主要的工作内容为两点,一是研究高线性度低功耗的红外读出单元电路;二是完成32x32阵列读出电路系统设计,实现了数据的高准确读出。首先,对红外读出单元电路的三个部分分别进行改进,包括像素单元,列读出级电路,输出缓冲单元。针对像素单元,本文设计了一种新型结构,在原有单端CTIA结构的基础上,引入共源共栅和增益自举结构,提高积分电路输出信号的线性度。同时,将行选开关连接在采样电容的左端,并通过适当的时序,完全消除采样开关引入的非线性影响。在输入积分光电流为2nA到60nA的范围内,像素单元输出电压的线性度为99.65%,单个像素单元的功耗为438.58nW。针对列读出级电路,根据红外图像对比度较低这一特点,设计了一种新型从运放结构,该结构在传统主从结构的基础上,引进电压检测电路,显著的降低从运放的工作电流。仿真结果表明,改进结构的从运放最小功耗比传统结构的从运放降低了43%,整体改进列读出级结构输出信号的线性度为99.3%。针对输出缓冲单元,采用两级CMOS结构,输入级使用NMOS管和PMOS管并联的互补折叠式共源栅结构,满足大摆幅,高增益的输入,输出级使用AB类共源推挽输出结构,满足大摆幅,高线性度的输出。模拟结果表明,该输出缓冲器线性度为99.53%,总功耗为15.93mW。然后,完成32x32阵列读出电路系统设计,包括模拟部分、数字部分以及整体电路设计。模拟部分采用全定制方法,完成原理图及版图设计;数字部分采用半定制方法,根据功能要求,完成RTL代码编写,功能仿真,逻辑综合,时序分析,形式验证,布局布线等。整体电路设计完成模拟部分和数字部分的整合并进行功能仿真,结果表明,读出电路最后输出信号线性度为99.43%。本论文采用CSMC 0.5μm混合信号工艺,完成整体数模混合版图的DRC,LVS验证。