电压缓冲器作为运算放大器极其重要的应用电路之一,以其高输入阻抗、低输出阻抗的结构特点被广泛用于模拟或模数混合超大规模集成电路设计中,实现前后级阻抗匹配、电压跟随、低阻负载驱动等多种功能。随着CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）器件尺寸的不断减小,便携式无线设备和高速通信系统的发展得到了极大促进,这对电压缓冲器的研发和设计在功耗、电压摆幅、输出阻抗、速度等性能参数方面提出了更高要求。本文首先阐明了电压缓冲器的研究背景、意义以及国内外发展现状,并对其发展趋势进行了一定总结。然后全面介绍了电压缓冲器的基本原理,包括其主要功能、结构特点及标准实现形式,基于其标准实现形式还分别展开详述了输入级、输出级、负反馈网络各级的作用特点和基本实现形式,同时还给出并简要说明了电压缓冲器的各项关键性能指标。接下来,本文主要针对电压缓冲器在低输出阻抗和宽电压摆幅两方面的高性能展开了研究。为了实现极低输出阻抗,显著提高电压缓冲器的带负载能力,本文对翻转电压跟随器（Flipped Voltage Follower,FVF）的输出阻抗进行了严格推导,在此基础上提出了跨导增强技术,对FVF实现了进一步的阻抗衰减,设计了一款基于跨导增强型FVF的电压缓冲器。且为确保电路稳定性,采用主极点补偿技术对其进行了频率补偿。为了极大地拓展电压缓冲器的输入、输出电压摆幅,本文设计了一款轨到轨电压缓冲器。其中,针对轨到轨输入级跨导变化率过大的问题,提出了一种基于电流镜技术的、更为灵活和精确的恒定跨导控制技术,并采用浮动电流源实现了轨到轨AB类输出级的高效偏置。为确保该电压缓冲器能稳定工作,还基于共源共栅密勒补偿原理设计了频率补偿电路。最后,本文基于0.18μm CMOS工艺实现了以上两款电压缓冲器。电路原理图的绘制使用Cadence软件,电路仿真则使用Specture软件。仿真验证表明,本文所设计的两款电压缓冲器均满足各项设计指标要求,具有良好的性能。其中,基于跨导增强型FVF的电压缓冲器的开环输出阻抗低至0.26Ω,实现了极低输出阻抗,带负载能力极强。轨到轨电压缓冲器的输入、输出电压范围均为0～3.3V,实现了轨到轨输入、输出电压摆幅,与此同时,输入级最大跨导变化率仅为2.8%,输入级跨导近乎恒定。