红外线(Infrared)是一种波长位于760 nm～1 mm之间具有热效应的不可见光,而高于绝对零度的物体都可以发出红外线。基于微测辐射热计的非制冷红外探测器正是以此为基本原理的温度探测、成像装置。非制冷红外探测器以其不需要制冷、重量体积较小、功耗低等优点在国民经济中得到了广泛的研究与应用。焦平面读出电路(ROIC,Readout Integrated Circuit)作为影响探测器性能的关键组件,也是在当代红外技术领域研究的重点之一。为了适应第三代智能灵巧型红外探测器的发展,非制冷红外探测器读出电路正在往大阵列、高速度、高集成度和数字化的方向发展,而读出电路中的数字控制电路则是实现这些要求的关键所在。本论文针对微测辐射热计型非制冷红外焦平面阵列读出电路的数字控制电路展开了研究,主要研究内容和成果综述为以下几个方面:(1)本论文提出了大阵列非制冷红外焦平面读出电路的设计指标,其中包括:阵列大小为1280×1024、输出帧频为60 Hz、每像元输出精度为14 bit、芯片面积(数字部分)≤10 mm~2、芯片功耗(数字部分)≤300 mW。并根据设计指标分析了设计过程中将会存在的难点,进而提出了采用半定制的设计方法以缩短设计周期。同时,提出了在读出电路内部集成列级非均匀性校正模块的方案,有效降低了红外焦平面探测器的功耗、成本和复杂度等。(2)根据设计指标的要求,设计了读出电路数字控制电路的重要参数,如时钟频率、输出通道数量等。按照功能将设计划分为5个模块,分别为信号输入模块、时序控制模块、片上非均匀性校正模块、阵列选择模块和信号输出模块。同时,在模块设计中提出了新型的窗口功能实现方法和行选通保护方案,前者有效的提高了窗口模式下的图像输出帧率,后者则在读出电路发生故障时保护像元使之不会过热甚至烧毁。(3)基于半定制流程的设计与结果分析,完成了数字控制电路的设计,包括使用HDL语言对数字控制电路进行建模、搭建测试环境进行逻辑仿真、进行逻辑综合将代码转换为网表文件、进行物理设计以生成版图等。对设计结果的分析表明,本设计数字控制电路面积为3.463 mm~2,功耗为242.4 mW,完全满足设计要求。基于上述对读出电路的数字控制电路的研究与实现过程,本论文最终实现了性能可靠、功能更加完善、设计周期更短的数字控制电路设计。