随着半导体产业的不断发展,图像传感器已经广泛应用在航天摄像,医疗成像,视频监控,为了应对竞争激烈的图像传感器市场,对其研发需求也就越来越大,因此,作为图像传感器重要组成部分的读出电路,对此的性能要求也随之增高。当前研究中,读出电路中的噪声始终限制着图像传感器的成像质量。因此,图像传感器读出电路低噪声的实现成为了业界研究者的重要目标之一。CMS(Correlation multiple sampling)即相关多次采样,它是一种将有某种相关关系的信号通过多次采样,并对其进行减法运算,最终使同源或相关的噪声和误差有效削减的技术。因此,根据CMS技术的特点,在模拟读出电路对其进行合理应用,实现低噪声读出。CMOS图像传感器因具有体积小、功耗低等优势在图像传感器中被广泛应用,本论文对CMOS图像传感器读出电路进行了研究与设计,基于对CMOS图像传感器读出电路的噪声分析和对CMS技术的建模研究,对CMS技术中的参数和噪声的关系进行了matlab建模仿真,从而提出并实现了一种低噪声的读出电路。主要研究内容与研究成果如下:(1)对CMOS图像传感器的噪声进行了分析,通过对不同噪声类型的分析,得到相应类型噪声是否可以通过CMS技术进行削减的结论。从而对读出电路的噪声水平进行把握。(2)设计了一种带有CMS功能的读出电路。在采样保持电路中通过对无源器件开关和电容的架构设计,实现了读出电路可以完成最多16次采样的操作。通过16次相关多次采样可以将读出电路噪声削减30%,使读出电路的等效输入噪声达到50μV左右。(3)所设计的读出电路支持根据应用场景和需求,通过改变采样和读出开关的时序控制,分别可以实现高帧频模式和低噪声模式。(4)本设计采用xfab 0.18μm工艺。应用Cadence软件进行电路设计,电路仿真,版图绘制与后仿真,得到了一种基于CMS的读出电路的设计,达到了有效降低噪声的目的。