随着高能物理实验的发展,对探测器的要求也不断提高,单片有源像素探测器从被提出以来,就以结构简单、制作成本低、像素尺寸更小等特点备受关注。近年来,单片有源像素探测器芯片已成为探测粒子并重建粒子的轨迹,读出粒子信息的关键技术。本文设计的读出电路芯片具有检测粒子的位置信息、能量信息以及时间信息的能力,能够重建粒子在探测器中的飞行轨迹,对研究粒子的物理特性具有重要意义。本文针对单片有源像素探测器开展了像素读出电路的研究与设计,首先根据TCAD对电荷敏感器件的仿真结果,研究器件结构对电荷收集效率、等效电容等因素的影响,确定最优器件结构参数,并根据电荷敏感器件对电荷收集的仿真结果,为进行像素读出电路的设计提供指导。根据读出电路的原理与实际应用需求,确定像素读出电路的结构,基于华虹0.13μm深p阱工艺开展电路设计。像素单元电路能够将电荷敏感器件收集的电荷脉冲转换代表击中粒子时间信息和能量信息的模拟电压信息。像素单元电路功能通过仿真验证,完成像素读出电路的版图设计与后仿真,单个像素版图大小为30μm×30μm,电荷转换增益为103μV/e-,等效噪声电荷（ENC）为17.8e-,空间分辨率优于5μm,时间分辨率优于50ns。根据Rolling Shutter读出方式的特点开展像素阵列的设计,像素阵列大小为64行×64列,每行像素共用一级源跟随器,整个像素阵列共用一个读出缓冲电路。完成像素读出电路整体设计,在数字电路的控制下,像素阵列通过读出缓冲电路输出击中粒子位置、到达时间以及能量幅值信息。进行像素读出电路整体混合仿真验证,完成读出电路整体版图设计以及后仿真,整体版图大小为3000μm×2500μm。