由于X射线光子能量高、穿透性强、抗干扰能力强,因此X射线探测器可用于深空探测以及高能物理实验等领域中,随着X射线探测器应用领域扩大、应用环境复杂性不断提高,对X射线探测器读出电路的研究也在不断进行中。本文对X射线探测器中的像素电路及反映其能量幅值信息的读出电路进行了研究,并基于华虹宏力0.13μm工艺对整体电路进行了版图设计,像素阵列为40×50,像素电路版图尺寸为80μm×80μm,典型情况下功耗为22.2μW。像素电路主要包括电荷敏感放大器(CSA)、电压比较器、峰值保持电路等。CSA将输入的电荷信号转化为电压信号并放大,分别通过电压比较器与峰值保持电路等输出X射线击中时间脉冲信息以及能量幅值信息。为实现像素电路的调试,由5位电流舵数模转换器(DAC)、R-2R电阻网络DAC为整体电路提供稳定的偏置电压、电流,电流舵DAC总的输出范围为0～3.2μA,步长为99.89n A。电压DAC总的输出范围为0～1.44V,其中7位电压DAC提供CSA复位电压,步长为11.14m V;8位电压DAC提供电压比较器阈值,步长为5.59m V。像素电路输出的反映能量幅值的模拟电压在行列选择开关的控制下通过像素阵列共用的输出缓冲电路进行放大,输出缓冲电路由增益可配置的开关电容放大器实现,工作时钟频率为5MHz。敏感节点寄生电容控制在50f F,注入电荷数为2740时,CSA的等效电荷噪声在36e-以内,CSA的增益为0.13m V/e-。时间脉冲信号前沿的“时间移步”控制在16ns以内,实现了时间甄别。当敏感节点注入电荷范围为137～2740时,X射线探测器像素电路及反映其能量幅值信息的读出电路实现了反映X射线能量幅值的模拟输出。