X射线探测器是将X射线光信号转换为电信号的器件,在医疗、工业检测、安检、空间探测等领域应用广泛。电荷耦合器件（Charge-coupled Device,CCD）具有信号输出噪声低、动态范围大、量子效率高及电荷转移效率高等特点,以及其对信息表达的高灵敏度和高准确性在光电探测及成像领域获得了广泛应用。针对高分辨率和大靶面的探测需求,完成基于面阵CCD的X射线探测器电子学读出系统的硬件电路设计和FPGA逻辑设计,实现X射线成像数据的采集和传输。论文的主要工作如下:本文对CCD的工作原理进行分析,研究了CCD中电荷的产生、存储、转移和读出。根据排列方式不同,将CCD分为线阵CCD和面阵CCD,根据电荷转移方式不同,又将面阵CCD分为全帧式、行间转移式和帧转移式CCD,分别介绍了它们的特点和工作原理。接着对基于阵列CCD的X射线探测器系统结构进行分析,主要包括:闪烁屏、光纤、CCD、读出电子学系统和制冷装置。然后根据系统需求,选用FPGA作为主控芯片,选择千兆以太网作为图像采集系统的数据传输接口。本文对2×2面阵CCD的X射线探测器的结构和工作原理进行分析,采用光锥耦合2×2面阵CCD完成X射线信号的采集,将输出的电荷信号经AD转换后缓存在FIFO中,最终通过千兆以太网传输至上位机。本文设计完成FPGA的时钟电路、配置电路和电源电路;根据X射线成像设备中X射线源能量低的特点,选用信噪比高、像素尺寸微小的全帧型面阵CCD KAF-16803,分析其参数和性能,设计出CCD的直流偏置电路和驱动电路;AD转换器件采用CCD专用模数转换芯片AD9826,分析其功能和特性,完成外围电路的设计;运用FPGA和物理层芯片PHY结合的方式,通过千兆以太网完成数据的传输。本文对主控芯片FPGA进行固件逻辑设计,分别实现KAF-16803时序驱动、AD9826寄存器配置和单端口相关双采样实现、FIFO数据缓存、千兆以太网传输系统时序。在ISE14.7环境下使用Verilog HDL语言编写程序,最终编译、仿真以及进行上位机成像验证本文方案的可行性。对研制完成的读出电子学系统,进行系统测试及封装成像,结果表明:光锥耦合拼接的CCD方式有效扩大了探测器的探测面积,设计的读出电子学系统满足低噪声特性。