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近年来，随着半导体制造工艺和计算机技术的迅速发展，荧光寿命成像检测技术成为了热点研究方向。这种技术主要用于临床医学，活体细胞检测，蛋白质结构分析等领域。同时，由于荧光寿命成像只取决于荧光分子所处的微环境，和荧光染料的分布密度和激发光强度无关，所以相对于单纯的测量荧光强度，这项技术具有非常高的灵敏度和分子特异性。 针对成像过程中标记物发出的荧光微弱，本文在像素单元中采用单光子雪崩二极管(SPAD)作为感光元件，它具有时间分辨率高，光子探测效率高和雪崩增益大等特点。针对通常条件下荧光寿命非常短，本文采用门控探测技术，它具有高时间分辨率和成像速度快的优势。不同于传统的数字电路实现方式，本文设计了一种模拟电路组成的像素单元，提高了像素填充率和时间分辨率。先后介绍了新型像素单元中模拟前端电路、时间选通门电路、模拟计数器的工作原理。阐述了在两种不同的工作模式下，电路各个部分的工作方式，在125MHz的采样速率下，用Cadence的Spectre软件进行瞬态仿真，得到的最小门控宽度为500ps，在0.35um工艺下填充因子达到23.7％。为了提高成像质量，设计了一种低通滤波器去除高于60MHz的高斯噪声，提高了ADC的输入信噪比，仿真结果表明滤波器动态范围比传统结构提高了54％。