运算放大器是模拟集成电路中最重要也是最基本的模块，其广泛应用于测量仪表、A/D转换器、滤波器等电子电路中。随着CMOS工艺的不断发展，其特征尺寸逐渐减少，电源电压不断降低，运算放大器的输入共模范围和输出摆幅也不断减少。为了保证运算放大器的信噪比，这就要求运算放大器必须要有轨至轨的共模输入范围和输出摆幅，所以具有宽信号摆幅的轨至轨运算放大器获得了越来越多的应用。然而主流CMOS工艺运算放大器存在着毫伏级随机失调电压，这严重限制了运算放大器在高精度A/D转换器、测量仪表等产品中的应用，因此研究低失调的轨至轨运算放大器就具有十分重要的意义。本文详细分析和研究了轨至轨运算放大器的设计原理和具体的电路结构，完成了运算放大器的设计，重点对芯片中的带隙基准电压源、电流控制振荡器、差分互补输入级、跨导控制电路、classAB输出级和斩波电路进行了分析和设计，同时对运算放大器的ESD保护电路也进行了初步的分析。本文采用选择最大电流技术实现了低功耗恒跨导，利用斩波技术降低了轨至轨运算放大器失调电压，采用台湾UMC0.35μm CMOS工艺库模型用Hspice软件对运算放大器的性能参数在不同的工艺容差和不同温度下进行详细的仿真，结果表明该运算放大器的单位增益带宽为3.6MHz、增益高达116dB、跨导变化率低至8%、失调电压约为57μV、消耗电流仅为290μA，实现了高增益、恒跨导、低失调、低功耗的特点。在完全确定运算放大器各部分器件宽长尺寸后，对运算放大器芯片的版图进行了简要的分析，讨论了版图设计中应重点注意的事项：如差分输入对管、电阻和三极管的对称匹配，完成了整个运算放大器的版图布局，最后简要分析后版图仿真结果。