近几十年来,以非制冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal Plane Array UIRFPA)为核心器件的红外成像技术快速发展起来,具有无需制冷、体积和重量小、成本低的优点,在军事、民用等领域有着广泛的应用前景。非制冷红外焦平面阵列主要由红外焦平面阵列探测器和读出电路(Read Out Integrated Circuit ROIC)构成,其中读出电路是红外焦平面阵列探测器信号处理的重要部分,也是非制冷红外焦平面阵列的关键技术之一,其性能好坏直接制约着非制冷红外焦平面阵列的性能。本论文首先介绍了非制冷红外焦平面阵列的工作原理,然后针对设计要求的128×128元非制冷红外焦平面结型探测器阵列,阐述了读出电路的数字部分读取的方案,并设计了该阵列规模的行列时序控制电路,控制电路能够以逐个单元的方式进行顺序读出。之后利用数字后端工具对电路进行了逻辑综合分析与时序分析,得到数字版图。其次,针对微弱电压信号输出形式,基于SMIC 0.18μm1P6M CMOS工艺设计了 Gm-CTIA积分放大单元,采用折叠式共源共栅CTIA结构代替传统的两级运放CTIA结构,对电信号进行幅值的放大。同时关键电路还包括级间缓冲电路、采样保持电路以及基准源电路。详细地说明了每个模块的电路的原理图设计,给出相应的仿真结果并进行了分析。最后,用CadenceIC5141中的Virtuoso工具和Spectre工具完成了对关键电路中的每个模块电路的版图布局、版图验证与后仿真等设计步骤,来验证像元处理电路设计思想,实现对微弱电压信号的放大、采样与输出功能。