从1947年在美国贝尔实验室发明的世界上第一个晶体管开始到现在,半导体技术经历着飞速的发展,这其中,模拟集成电路的发展起着不可忽视的作用,运算放大器是模拟集成电路最重要的模块之一,几乎所有的模拟集成电路甚至一些数字集成电路也都具有运算放大器,因此,运算放大器又被称为万能的集成电路。如今,消费类电子的市场越来越大,为了降低功耗,使得待机时间更长,它所需要的电源电压越来越低,故而低功耗,低电源电压是人们研究的重要方向。在低电源电压下,为了使输入输出信号幅度达到最大,对轨到轨运算放大器的研究具有重要的意义。论文首先通过对运放的发展背景及历史的描述说明论文课题研究的重要性,然后介绍了运算放大器的重要特性以及一般的分类,基于普通运算放大器的理论基础,本文设计了一种低失调的轨到轨输入输出CMOS运算放大器,其输入级采用一对互补的差分对管实现了轨到轨,并用交叉导通法实现了在整个共模输入电压范围内输入级等效跨导恒定,从而利于运放的频率补偿模块的设计;输出级是AB类结构的变形,可以控制输出静态电流的跨导线型环结构,故而实现了输出级的轨到轨;运放采用了折叠式Cascode结构保证了运放的高增益;偏置电流采用的是正温系数电流保证了输入级跨导不随温度的变化而变化,失调电压修调模块采用了数字修调的方式,利用数字锁存及时钟控制电流镜阵列补偿电流的大小,而且在两对MOS输入对都导通的过度区域进行失调电压微调,从而达到运放低失调的目的。论文基于国内华虹.35μm CMOS工艺,借助Cadence Spectre软件平台对电路的各个模块和整体电路进行了设计和仿真验证,最终结果表明,输入和输出电压几乎可以达到轨到轨,低频增益达到110dB以上,单位增益带宽超过5M,共模抑制比(CMRR)在108dB左右,电源抑制比(PSRR)在116dB左右,压摆率6V/μs左右,建立时间0.54μs,输入失调几十μV左右,这些参数的仿真结果都符合预期。本文设计的运算放大器可以用于低电源电压、要求精度较高等一些场合,具体例如光学控制环路、便携式和环路供电仪器仪表以及便携式设备的音频放大等。