随着便携式电子产品的飞速发展,集成电路电源电压不断降低,迫使运算放大器(以下简称运放)输入输出信号摆幅不断减小,进而严重影响运放的工作性能,甚至不能正常工作。为了提高运放的信噪比,通常需要输入输出信号范围能够达到整个电源电压,即轨对轨(Rail-to-Rail)。本论文在深入了解国内外轨对轨运放研究动态的基础上,基于标准CMOS工艺,研究如何实现低电压运放的输入输出达到全摆幅,以及如何实现输入级跨导恒定和输出级的高电源利用率。研究了各种电路的组成结构和工作原理,主要研究轨对轨输入／输出和恒跨导的实现方法。在吸收已有的相关技术成果基础上,自主提出设计方案,完成设计与验证。本论文设计的是一种3.3V低压轨对轨运算放大器。该运算放大器采用三倍电流镜法控制互补差分对作为输入级,不但满足了轨对轨共模输入电压范围的要求,而且具有良好的恒跨导特性。运放采用浮动电流源控制的前馈式AB类输出级,在精确控制输出晶体管电流的同时,满足了轨对轨输出电压动态范围的要求。运放采用折叠式共源共栅电路作为中间增益级,除实现电流求和及稳定静态输出电流的功能外,还可提高环路增益。对于所做的设计,基于CMOS工艺规范,采用Cadence Spectre工具进行了仿真。仿真结果表明：在电源电压3.3V、负载电阻5kΩ、负载电容10pF的情况下,运放直流开环增益为120dB,单位增益带宽为6.55MHz,相位裕度为66.4。,功耗为0.36mW,在整个共模范围内输入级跨导变化率仅为2.45%。整个电路结构简单紧凑,适合于低电压低功耗应用。