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随着成像系统的不断发展,特别是焦平面阵列的要求不断提高,大规模、低噪声读出电路越来越重要,怎样提高读出电路的性能迫在眉睫。本文研究分析了大规模、低噪声和高性能读出电路的设计技术。文章的内容主要包括:当前读出电路的发展状况以及衡量读出电路性能的主要参数;读出电路的主要噪声源以及几种主流的抑制读出电路噪声的技术;MOS管在低温环境下(77K)的特性分析;MOS管的低温器件模型研究;读出电路的结构优化等。通过上述研究,基于相关双采样(CDS)技术,提出了一种改进的电容跨导放大器(CTIA)结构的Si-CMOS读出电路,详细介绍了电路结构及工作过程。基于CSMC0.6umDPDMCMOS工艺的Bsim3V3模型,采用Hspice对电路进行了仿真验证,在5V工作电源、1MHz带宽下,电路输出噪声电压仅为8.4nVrms,完成了电路的版图设计,其芯片面积为8920um×1480um。