红外线焦平面阵列是红外线成像仪器的核心芯片,芯片包括探测器部分,与读出电路部分,读出电路即对探测器探测到的信号进行一定的处理并输出给成像元件的电路。本文先对探测器原理进行简单的叙述,再对读出电路部分进行深入研究。读出电路的设计可分为模拟电路部分与数字电路部分,数字电路部分主要用于控制探测器行、列选通的时序,因此也称为时序控制电路。本设计的意义在于此读出电路所针对的为民用级红外线成像仪的探测器,由于我国在这个领域起步较晚,军用方面有一定进展,民用方面暂时没有产品。本设计针对320×240的红外线焦平面阵列,时序控制电路的规模不算太大,功能并不复杂,究竟采用全定制设计还是半定制设计更好,目前还没有定论。本设计先采用全定制设计方法。先确定电路的整体结构,再分别确定模拟电路与数字电路的功能,制定数字电路的时序图,设计数字电路的整体结构,并尝试采用特殊模块来减小功耗与面积。然后开始绘制电路的原理图,并对其仿真,仿真通过后绘制版图,最后进行后仿真。之后,本文又采用半定制方法设计电路。确定好电路的功能与时序后编写verilog代码并进行仿真。仿真通过后,使用EDA软件进行逻辑综合得到门级网表,再对门级网表布局布线得到版图与布线后网表,最后进行时序分析。其中,逻辑综合、布局布线与时序分析都依赖于EDA软件,本设计的难点在于对EDA软件工作方式与算法的研究,并掌握软件常用命令和操作步骤。采用EDA软件自动化的设计,是目前业界常用的数字集成电路设计方法,目前已有的红外线焦平面读出电路的数字电路均采用此方法。本文对两次设计均进行了流片,并自行搭建PCB对芯片进行了测试。测试结果表明全定制设计的功耗要远远低于半定制设计,事实上在设计过程中也可看出全定制设计的版图面积要小于半定制设计。本设计采用华润上华0.5μmDPTM单阱工艺,利用Cadence与Synopsys公司的多种EDA工具完成。由于对半定制设计中对EDA工具的研究花费的时间与精力远多于全定制设计,因此文中会先对半定制设计进行论述。