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基于调频连续波(FM/cw)测距原理的激光成像雷达对信号处理电路的带宽和速度要求较低，在系统高集成度、小型化和低功耗上具有明显优势。读出电路作为激光雷达系统的重要组成部分，是影响和提高探测器性能的重要因素。FM/cw激光雷达采用的探测器是一种光电自混频器件，具有与常规探测器不同的工作原理和寄生效应，这对读出电路的设计提出了新的要求和挑战。本文基于InGaAs64×64面阵自混频探测器，开展了CMOS读出电路的设计技术的研究工作，主要内容如下：
1、根据自混频探测器的工作原理和器件结构特征，探索了探测器的混频特性与主要外在影响因素之间的关系。基于肖特基势垒二极管的隧道效应和半导体光电效应，从理论上进一步阐述了自混频探测器的混频机制。通过完善探测器的等效电路模型，有效提取出影响读出电路性能的主要寄生参数。
2、分别基于0.35μmCMOS和0.18μmRFCMOS工艺，设计了两种用于选通射频本振信号的多路选择器。仿真和测试结果表明，当负载为面阵探测器时，前者实现了5Vpp的输出电压摆幅，带宽约100MHz；后者实现了约300MHz的带宽，电压摆幅约2.6Vpp；二者的隔离度在以上带宽内均大于40dB。
3、探测器的寄生高频大信号引起了CMOS放大器的非线性失真，从而导致了模拟放大电路的输出信号发生中心电平漂移现象。为解决该问题，提出了一种优化的模拟放大读出电路。通过优化电路参数，采用多级滤波电路，有效抑制了中心电平漂移，并准确提取出了探测器的有效输出信号。
4、受寄生衬底耦合和空间耦合的影响，由跨阻和电压放大器级联组成的模拟放大电路在高增益下易发生自激振荡现象。本论文提出了一种稳定性仿真模型，集合了这两种寄生对稳定性的影响，能够较为准确地评价电路的稳定性。同时，提出了一种电容补偿方法，不仅提高了电路的稳定性，而且较好地保持了电路原有的带宽和增益。测试结果验证了以上仿真模型和补偿方法的有效性。
5、完成了读出电路与面阵探测器的集成小型化封装组件，测试结果表明：基于0.18μmCMOS工艺的1×32阵列模拟放大电路在140dB?跨阻增益下的带宽约为1MHz，最高增益可达160dB?@300kHz。该器件已应用于FM/cw激光成像雷达系统中，并实现了对目标三维图像和灰度图像的获取。
1、根据自混频探测器的工作原理和器件结构特征，探索了探测器的混频特性与主要外在影响因素之间的关系。基于肖特基势垒二极管的隧道效应和半导体光电效应，从理论上进一步阐述了自混频探测器的混频机制。通过完善探测器的等效电路模型，有效提取出影响读出电路性能的主要寄生参数。
2、分别基于0.35μmCMOS和0.18μmRFCMOS工艺，设计了两种用于选通射频本振信号的多路选择器。仿真和测试结果表明，当负载为面阵探测器时，前者实现了5Vpp的输出电压摆幅，带宽约100MHz；后者实现了约300MHz的带宽，电压摆幅约2.6Vpp；二者的隔离度在以上带宽内均大于40dB。
3、探测器的寄生高频大信号引起了CMOS放大器的非线性失真，从而导致了模拟放大电路的输出信号发生中心电平漂移现象。为解决该问题，提出了一种优化的模拟放大读出电路。通过优化电路参数，采用多级滤波电路，有效抑制了中心电平漂移，并准确提取出了探测器的有效输出信号。
4、受寄生衬底耦合和空间耦合的影响，由跨阻和电压放大器级联组成的模拟放大电路在高增益下易发生自激振荡现象。本论文提出了一种稳定性仿真模型，集合了这两种寄生对稳定性的影响，能够较为准确地评价电路的稳定性。同时，提出了一种电容补偿方法，不仅提高了电路的稳定性，而且较好地保持了电路原有的带宽和增益。测试结果验证了以上仿真模型和补偿方法的有效性。
5、完成了读出电路与面阵探测器的集成小型化封装组件，测试结果表明：基于0.18μmCMOS工艺的1×32阵列模拟放大电路在140dB?跨阻增益下的带宽约为1MHz，最高增益可达160dB?@300kHz。该器件已应用于FM/cw激光成像雷达系统中，并实现了对目标三维图像和灰度图像的获取。