目前在建的兰州重离子加速器CSR外靶实验低温高密核物质测量谱仪（CEE）将是我国自主研制的首台运行于GeV能区的大型核物理实验装置,该装置旨在瞄准低温高密环境下核物质相结构等问题,开展高能物理领域的前沿科学研究。束流定位探测器作为CEE系统的重要组成部分,通过测量入射粒子的位置信息和时间信息,为其它径迹探测器提供更精确的初始顶点,以更好地实现径迹重建及粒子鉴别。CEE测量的束流流强高,要求束流定位探测器达到1MHz事件率、50μm的位置分辨率以及小于1ns的到达时间分辨率,而设计一款专用型像素芯片是实现以上指标的关键。本文采用放大甄别并配合时间过阈技术、粒子到达时间测量以及零压缩事例驱动读出技术,实现了能应用于CEE束流定位探测器的高事件率、高空间分辨率及高时间分辨率的像素芯片前端读出电路。该前端读出电路由180行×1列的像素阵列和事例驱动型异步优先级读出电路组成,单像素的尺寸为1.6mm×100μm。本文的具体研究内容和创新点如下:1、设计了 1mm×89μm的去掉钝化层裸露的顶层金属电极,并环绕一圈同层金属（GuardRing）,实现了对束流定位探测器气腔内电荷的直接收集。通过在GuardRing上施加固定电压与电极形成电势差,极大提高了电极的电荷收集效率。此外,电极与GuardRing之间会形成耦合电容,在测试时可通过耦合电容为电极施加激励信号,测试读出电路的电学性能。2、设计了高速低噪声的电荷灵敏前置放大器与TOT能量测量电路,实现了在1MHz计数率下优于50μm的位置分辨率。电荷灵敏前置放大器（CSA）采用单端折叠共源共栅的结构并设计了三档可调增益,以实现对不同入射粒子电离电荷量的线性测量。同时,采用像素内电流型DAC对CSA反馈管和甄别器阈值进行微调,提高了不同像素间衰减时间和阈值的一致性。采用TOT方案结合时间幅度变化法（TAC）对甄别后的脉宽进行测量,并使用模拟读出至片外,从而获取粒子的能量信息。仿真结果表明:在典型工艺角下,CSA输入电荷量的线性区间上限为32fC;高中低三种增益档位在满足1μs成形时间下,ENC分别为91e-、164e-以及341e-,非线性误差均小于5%,电荷测量误差小于20%。3、设计了粗细测量相结合的高时间分辨像素级TDC,实现了分辨率优于1ns的到达时间测量。该TDC采用粗细测量结合的方法以实现大动态测量范围和高时间分辨,其中粗测量和细测量分别采用8bit异步计数器和TAC来实现。仿真结果表明:在典型工艺角下,TDC时间测量的分辨率为443.6ps,测量精度rms值小于22ps。4、设计了事例驱动型异步优先级读出电路,解决了像素阵列高位置分辨率与快读出融合的问题。该电路实现像素阵列零压缩,仅读取被击中像素的位置信息、时间信息和能量信息。仿真结果表明:读出电路能在探测系统要求的40MHz时钟频率下完成对像素信息的正确读出。该前端读出电路已集成于像素芯片Topmetal-CEE中,并且已流片。目前,该芯片的测试正在进行中,初步测试结果表明:CSA输入电荷量的线性区间上限约为30fC;CSA在低增益档位下的ENC为483e-;在三种增益档位下,CSA的输入与输出间的线性度良好;优先级读出电路在40MHz时钟频率下能正确输出击中信息。后续将进一步完成整个前端读出电路的详细电学测试。