近年来,激光在激光测量、通信与存储、现代教育和物理研究、工业应用、医学应用及军事等众多方面得到广泛的应用,而各国也越来越重视激光雷达(Laser Detection and Ranging,LADAR)在军用车辆和飞机上的重要性。作为激光雷达技术的一个主要分支,激光三维成像技术也在民用和军用方面得到了广泛地应用。与传统的二维遥感图像技术相比,激光三维成像技术能够更细致的获取目标的三维信息。但目前激光三维成像系统主要受像素分辨率小,读出帧频慢等缺点的限制。针对这些问题,本论文提出和实现了相应的解决方案。本文设计的是基于雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)的激光三维成像读出电路的模拟前端。首先,根据分析与讨论激光测距的各种方法和探测环境与目标的特点确定了基于脉冲时间飞行法(Time of flight,TOF)的三维成像总体方案。然后,选择并联-并联负反馈跨阻放大器作为激光三维成像读出电路的核心电路,并加入反馈电容改善跨阻放大器的稳定性,降低了电路设计的难度和电路的功耗,对跨阻放大器整体电路进行了版图绘制和流片测试后,测得跨阻放大器的上升时间为3.37ns,带宽为89.04MHz,输出噪声电压为7.54mV。其次,设计了检测激光回波强度的峰值检测电路,通过对激光三维成像阵列的单像素进行了前仿,验证了峰值检测电路检测脉冲信号强度的功能性,基于跨阻放大器和峰值检测电路设计了激光三维成像40×2阵列,对激光三维成像阵列整体电路进行整仿,验证了通过数字逻辑电路控制激光三维成像阵列扫描读出像素信息的可能性。之后,在传统电阻型跨阻放大器的基础上提出了无电容型跨阻放大器,对跨阻放大器的性能指标和版图面积均进行了设计与优化,设计的跨阻放大器的增益为217.3kΩ,-3d B带宽为121.3MHz,上升时间为4.15ns,输出噪声电压为2.133mV。最后,基于无电容型跨阻放大器设计了单像素电路和激光三维成像64×64读出电路阵列,并对无电容型跨阻放大器电路、单像素电路和激光三维成像64×64读出电路阵列进行了版图绘制和流片。