非制冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal Plane Array, UIRFPA)自上世纪七十年代开始起步起,已经向第三代焦平面阵列发展,即“灵巧型焦平面阵列”。相对于制冷型焦平面来说,由于其体积小、质量轻、成本低、寿命长、功耗小、启动快及稳定性好等优点,在科学研究、国民生活以及军事防御的各个领域都有着广泛的应用。近年来,UIRFPA的规模已从640×480扩展到1,024×1,024。对应于阵列,读出电路(Readout Integrated Circuit, ROIC)的设计也是经历了多个阶段。读出电路的基本功能就是对红外辐射转换而来的电信号进行积分、放大、采样保持等一系列处理,最后,完成串并转换并输出。目前读出电路的发展方向主要有功能丰富的读出电路设计；ROIC设计中的低功耗技术；具有温度补偿功能的ROIC电路；背景抑制等。本论文首先介绍了红外焦平面阵列的原理、分类、应用以及国内外的发展状况,使读者对红外焦平面有一个简单的理解。接着介绍了应用混合信号／系统设计语言Verilog-AMS进行Top-Down设计的思想。在分析ROIC的原理基础上对ROIC进行系统划分,建立各模块的Verilog-AMS模型以及误差分析模型等并仿真,最后建立了系统模型。本文使用Cadence AMS工具进行非制冷红外线焦平面探测器读出电路的系统设计,其中阵列规模为320×240,文中详细介绍了读出电路基本模块的设计原理以及应用Verilog-AMS实现模块和系统的设计过程。并在理想系统仿真之后,实现了部分模块的晶体管级的仿真。