本文所讨论的电荷敏感前置放大器(Charge Sensitive Preamplifier,简称CSP),是探测器中的关键模块,主要用来放大传感器探测各种辐射射线后输出的电荷脉冲信号。探测器是一种观察、记录粒子的装置,核物理和粒子物理实验研究中不可缺少的设备,主要用于探测质子撞击后形成离子,并对探测得到的数据进行分析,绘制出撞击后的离子轨迹,广泛应用于核能开发、高能物理实验等诸多领域。电荷敏感前置放大器是探测器中的关键模块,用于采集传感器输出的信号并进行放大,其增益、噪声抑制能力、速度、精度等将对探测器性能产生极大影响。本文对探测器中电荷敏感前置放大器进行了研究和设计。首先了解像素探测器中电荷敏感前置放大器的工作原理和指标要求,根据电荷敏感前置放大器的指标要求和工作原理,设计其整体结构。然后对整体结构中每个子电路进行设计与仿真,基于不同类型的运算放大器,使用电压反馈运算放大器(VFOA)和电流反馈运算放大器(CFOA)分别设计实现CSP电路,对于增益、带宽、噪声、分辨率等多方面指标进行改进和优化,对比两种方案,分析各自的优缺点。文章最后部分讨论模拟集成电路版图设计,利用Cadence Virtuoso工具完成电路版图设计和优化,重点讨论本电路版图设计中的匹配问题。经模拟仿真,电路基本可以满足指标要求,能够完成对电荷信号的采集、存储和放大。本文适应射线非接触检测技术的发展,采用CMOS工艺设计电荷敏感前置放大器,对电荷敏感前置放大器的全集成实现具有重要价值和意义,使射线、粒子检测设备易于实现小体积、低成本、高灵敏度、非接触探测。