X射线是一种不可见光,具有强穿透性,因此被广泛应用于医学成像、工业检测、安检等领域。随着应用领域不断扩大,应用环境越来越复杂,对于成像质量的要求也越来越高。本文结合实际要求,对应用于X射线图像探测器的前端读出电路进行研究和设计。本文介绍了X射线探测器前端读出电路的发展趋势。随着待测粒子能量范围越来越大,前端读出电路的动态检测范围也在增大,工作速度在增快,但对低能量粒子检测的灵敏度低,输出信号在线性度、功耗和噪声等方面存在不足。为解决该问题,在检测范围大的情况下提高低能量粒子检测的灵敏度,并具有高帧频、高线性度、低功耗和低噪声,本文通过参考国外研究,研究并设计了自适应变化灵敏度的X射线探测器前端读出电路的框架结构。在框架结构中,电容跨阻放大器(Capacitance Trans Impendence Amplifier,CTIA)可实现输出信号的高线性度,相关双采样电路(Correlated Double Sampling,CDS)可用于消除噪声、提高输出信号的信噪比,积分电容控制模块用于实现灵敏度自适应可调。本文基于0.13um CMOS工艺,对前端读出电路进行了电路设计和版图设计,给出了相关设计参数和仿真结果。芯片进行实际流片后,测试结果表明,本文设计的前端读出电路像素阵列为32×16,可以实现自适应可变灵敏度的积分功能。在3.3V电源供电下,工作帧频可达到10KHz,线性度达到99.95%,总功耗为85.4uW,输出摆幅至少达到1.5V,等效噪声电荷约为62.5e-,单个像素尺寸为150um×150um。