近年来,随着便携式电子产品的广泛应用和高性能VLSI系统集成的迅速发展,低电压模拟集成电路设计技术越来越受到人们的关注。但是,由于噪声和失调的限制,模拟集成电路不能使用最小尺寸器件,因此对于特征尺寸的缩小受益很少。此外,电源电压的降低迫使模拟电路单元在动态范围、电路速度等方面的性能大大降低,使得电路设计更加复杂化。为了提高运放的性能,增大输入输出信号的动态范围,最好能达到整个电源电压范围,即轨到轨(Rail-to-Rail),必须对运放的差分输入级和输出级进行改进设计。其中,稳定跨导的Rail-to-Rail运算放大器的设计更是成为研究的热点。本设计对低电压轨至轨输入/输出稳定跨导技术做了广泛的调查研究,分析了这些技术的原理和优缺点。在吸收这些技术成果的基础上,设计了一个工作在±1.5V轨至轨输入/输出稳定跨导的CMOS运算放大器。本文主要完成了以下几项工作:1.对国内外的相关研究动态做了广泛的调研,详细比较了各种实现电路的优缺点,研究了各种电路的组成结构和工作原理。在吸收已有的相关技术成果基础上,提出自己的设计方案并验证了其实施的可行性。2.根据CMOS工艺特点和要求,设计各级所采用的电路形式,如偏置电路、轨至轨稳定跨导输入级、共源共栅级、轨至轨输出级,密勒补偿电容等。特别是对于稳定跨导输入级的设计,比较了各种稳定跨导的方法,最终选用电平转移电路来稳定输入级跨导,并将输入级的总跨导稳定在8%左右。对于轨至轨输出级的设计,采用AB类前馈式输出级,不仅提高了输出电压动态范围,而且不增加电路额外功耗、具有良好的高频特性。3.在版图的设计上,尽可能的使版图对称,减小由于器件不匹配而产生的寄生电容和寄生电阻。对于沟道宽度非常大的管子,采用叉指晶体管来替代简单的MOS晶体管折叠结构,从而减小了S/D结面积和栅电阻。4.Hspice软件仿真的结果显示,运放能在-1.5V—+1.5V正常工作,基本达到轨至轨输入/输出,跨导变化率稳定在8%左右,直流增益达到90dB,相位裕度70°,实现了低压轨至轨输入/输出稳定跨导运算放大器的设计要求。