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应用于探测光子击中时间信息以及位置信息的高精度、高速度的X射线探测器如今已成为X射线探测领域的主流研究课题,然而,现今像素内部读出系统的方案还需改进,可用于及时、精确的显示像素击中时间信息以及位置信息的读出电路结构仍需要深入研究。本文对X射线探测器像素阵列读出电路相关关键电路进行了深入研究,围绕X射线探测器系统的需求,采用GSMC 0.13μm工艺设计用于X射线探测器的像素优先级读出电路及其版图,具有正常读出、屏蔽坏点以及脉冲测试三种工作模式,工作模式可以通过I2C通信接口写内部寄存器来配置像素内事件处理电路中的锁存器实现,搭建像素地址读出电路,对来自像素的击中信息进行存储和处理以便后续地址读出并在读出完毕后复位,像素地址读出电路由事件处理电路和优先级读出电路组成,采用树状分级结构搭建优先级读出电路,接收来自各个像素内事件处理电路的击中信息并输出对应的6位列击中地址,每个像素内含一个事件处理电路,一列40个像素配备一个优先级读出电路进行地址读出。为满足X射线探测器在地址读出同时输出脉冲时间信息和能量幅值的需要,采用快速或门结构对来自像素的脉冲时间信息进行整合,按击中顺序依次输出时间信息,对阵列读出控制电路进行RTL设计及后端实现,用于配置像素工作模式,控制优先级的读出并输出击中像素的完整地址信息。采用二级译码结构设计地址译码电路及其版图,分别对最终输出的12位地址进行行译码以及列译码,选择击中像素,控制模拟前端输出击中像素的能量脉冲信息。针对像素地址读出电路、地址译码电路及阵列读出控制电路,对整体X射线探测器读出电路进行数模混合仿真验证,三种工作模式的仿真结果与预期相符,实现事件驱动读出功能。设计了像素阵列读出电路版图,并开展了后仿真验证。像素阵列包含40×50个像素单元,读出速度为5MHz,时间精度满足设计规范要求的200ns,工作功耗为1.05m W,单个像素版图尺寸为80μm×80μm,最终芯片版图尺寸为5000μm×5000μm。