非制冷红外探测技术是红外成像的重要成员,在军民领域都有重要的用途。相比制冷型的红外探测器技术,它具有价格低廉,功耗低,体积小等特点。随着红外成像技术的不断发展,对红外探测技术的性能要求也日益提高。而读出电路作为红外探测系统的一部分,其噪声性能很大程度上决定了系统成像的质量,因此研究低噪声的读出电路至关重要。本文的研究内容如下:1.本文首先对红外焦平面的主要噪声来源进行分析,得出电路的主要噪声有输入级积分运放的噪声、复位KTC噪声和固定图像噪声(Fixed-pattern Noise,FPN),在此基础上,研究了两种主要的外部降噪技术,并据此进行设计。2.输入级是主要的噪声来源,而运放贡献了输入级的大部分噪声,本文设计了一种以PMOS(Positive channel Metal Oxide Semiconductor,PMOS)管为差分输入的两级运算放大器结构,通过在运放中加入改进的CMOS开关斩波器,可以有效的降低电路在低频部分的噪声,并抑制电路的共模噪声。相比于传统运算放大器,电路的噪声由0.14m V下降到0.051m V。3.在列读出级中,根据像素单元的特点有针对性地设计了相关双采样(Correlated Double Sample,CDS)电路,通过对CDS电路结构以及工作时序的优化,有效的降低了列读出级采样电压的噪声。此外,输出缓冲电路采用噪声较小的五管运放来降低噪声。对整体读出电路(Readout circuit,ROIC)进行仿真,仿真结果表明,电路能够在5MHz的时钟频率下工作,输出摆幅为3V,单列功耗为0.245m V,最高帧频为60Hz,在保证以上指标性能的同时,输出噪声仅为0.175m V,满足设计要求。4.由于红外探测器中的氧化钒(VOx)薄膜制作工艺复杂,成本较高,本论文设计了一种用于640×480非制冷红外探测器读出电路的等效像元电路结构。该电路结构可以在Vox薄膜制作前,对读出电路进行前期的测试,以剔除读出电路失效的芯片,从而可以降低红外探测器的制作成本。