随着现代科技的进步,激光雷达成像系统在激光测距、工业、医疗与军事等众多方面出现了越来越多重要的应用。激光雷达三维成像系统作为激光雷达的一个重要组成部分,在军事车辆、飞机以及航天等领域受到越来越多的重视。而目前MCP激光雷达三维成像技术主要受到飞行时间误差大,分辨率低,死区时间长等缺点的限制,针对这些问题,本文提出并获得了一些解决方案。本设计主要完成了飞行时间测量成像技术中像元的模拟前端电路以及辅助数字电路的设计。本论文首先对MCP激光雷达系统的背景和研究进展做了简要分析,介绍了系统的工作原理并对几种成像方式进行了分析,最后选择了飞行时间法测量的成像方式,提出了设计指标。其次,对CMOS读出电路的像元结构及成像原理进行介绍,并对系统的飞行时间误差来源进行了详细分析,提出并设计了恒比定时的方法进行误差校正,有效的减小了像元的时间误差。通过对电荷放大器的几种结构进行对比,并根据死区时间以及阻抗匹配等要求,设计了电流敏感的电荷放大器,以及高速高增益的过零比较器。之后又对所设计的SPI模块的输入输出接口,时序以及各部分具体电路的原理等进行了介绍。最终,本文采用smic 0.18μm的CMOS工艺对电路进行物理实现。最终实现的像元阵列规模10×10,面积4.25mm×4.35mm。模拟链路死区时间15ns,各工艺角下的time walk均小于50ps,输入电荷范围4×10~5到1.25×10~7个电子,输入等效噪声电子7322个,单个像元面积363μm×358μm。