运算放大器是模拟电路中最重要的单元电路,在各种模拟电路和数模混合电路中得到了广泛的应用在。近年来,随着便携式电子产品的广泛应用和因CMOS工艺的不断进步而导致的阈值电压的不断降低,低压低功耗模拟电路越来越受青睐。低压低功耗的模拟电路也是当今模拟电路设计的一个热点。随着电源电压的降低,信号的动态范围减小,运算放大器通常需要实现轨对轨的输入和输出。本论文针对国内外低压低功耗轨对轨运算放大器做了广泛的调查和研究,分析了多种运放的工作原理和优缺点,在吸收前人成果的基础上,设计了一个低压低功耗轨对轨运算放大器。运算放大器采用两级运放的结构。运放的第一级采用互补差分对结构以实现轨对轨输入,采用折叠式共源共栅结构实现第一级的高增益。采用电流镜技术来实现输入级的跨导的恒定。输出级采用共源结构的互补甲乙类输出结构,提高了输出电压的范围和效率,达到了轨对轨输出。设计了一个带隙基准电压源,给运放提供较稳定的偏置电压和偏置电流。偏置电路采用共源共栅电流镜,以实现较高的电源抑制比。运放的频率补偿采用共栅频率补偿的方法,以消除右半平面的低频零点。整个电路采用台积电(TSMC)0.35μm3.3V CMOS数模混合工艺库进行设计,并经过Star-Hspice2004仿真软件仿真。仿真结果表明,在工艺库标准的电源电压3.3V和20pF负载电容的情况下,运放的静态功耗为0.95mW,直流增益为113dB,单位增益带宽为9.5MHz,相位裕度为73°,压摆率为8.2V/μS,输入共模电压范围为0-3.3V,输出电压摆幅为0-3.3V,运放实现了轨对轨的输入和输出。