随着AI与5G技术的高速发展,智能硬件也迎来了新一轮的进化,而放大器作为智能硬件使用中传感器不可或缺的一部分,也需要对自身的精度做出进一步的提升。失调电压大小作为衡量运算放大器精度的重要指标,如果过高,会导致运放的输出结果出现巨大误差,进而会影响传感器对现实的判断。因此,目前智能硬件行业需要能够实现低输入失调电压、高输入阻抗等一系列指标的放大器。为此,本文设计了一种拥有极低失调电压的自稳零仪表放大器,同时要求运放的输出能够接近电源轨到轨,以保证运放有更广泛的使用场景。本论文首先对低失调运算放大器在新一代智能硬件中发挥的作用进行详细阐述,介绍了运放的发展情况和低失调技术的研究现状,然后介绍了运放的基本理论和重要参数,随后重点研究了目前运放所使用的低失调技术以及实现原理,最后选择使用Ping-Pong结构的自稳零技术设计完成一款运放芯片,目的是实现极低的失调电压。整体芯片由主运放、辅助运放、PTAT基准源、时序电路和开关逻辑电路构成。其中主运放为两级运放,第一级为实现高输出阻抗和宽输出摆幅,采用折叠式共源共栅结构,第二级为了提供较大的负载能力和轨到轨输出而使用Class AB类输出结构,为了提高输出级的PSRR,额外使用了MOS管耦合型前馈偏置技术,最后使用密勒补偿保证运放的稳定性。辅助运放为全差分接结构搭配Gain-Boosting技术,这种结构可以提供比较大的增益,而较大的增益能够更好的校准主运放的失调电压。此外主运放和辅助运放均有用于接收校准信号输入的额外输入端。PTAT基准源能够为运放中各个MOS管提供偏置,其原理是由两个负温度系数的电压叠加而来。由于在自稳零技术的使用中,需要多个MOS开关来实现电路的切换,所以需要设计时序电路和逻辑控制电路来控制其通断。本论文基于0.5μm特色CMOS工艺,使用EDA工具进行电路的设计和仿真。经过不断的测试和迭代,本文设计的自稳零运放在标准温度下失调电压可达到3.756n V,最大失调电压不超过24n V,单位增益带宽可达1.848MHz,输出电压接近轨到轨。