近年来,集成电路设计中的低电压设计技术受到了人们越来越多的关注。运算放大器(运放),作为一种通用、重要的集成单元电路,其低电压设计,具有重要的参考价值和实际应用价值。但是,随着电源电压的降低,受阈值电压的影响,运放的输入输出动态范围将不断减小,进而严重影响后级电路的正常工作。为了提高运放的输入输出动态范围,Rail-to-Rail运放的设计成为了研究热点。本文首先对运算放大器电路进行了分析和设计。输入级采用基于前馈补偿电路结构的恒跨导Rail-to-Rail输入级,偏置电路采用宽摆幅共源共栅电流漏,输出级采用浮动电流源控制的前馈甲乙类输出级,补偿电路采用改进型的密勒补偿电容。同时为运放设计了一种基于电流模式曲率补偿的带隙基准电压源,测试结果表明,在-55-125℃的温度范围内该带隙基准源具有较低的温度系数,仅为7.69ppm／℃。其次,采用标准的上华科技CSMC 0.6μm CMOS工艺参数,对整体电路的直流特性、瞬态特性以及交流特性进行了仿真和分析。仿真结果表明,运放达到了Rail-to-Rail的输入输出要求,静态功耗1.079mW,开环增益123.5dB,单位带宽积10.6MHz,相位裕度为54.8°。最后,根据版图设计基础理论,基于CSMC 0.6μm工艺,分析电路的具体要求,设计出了电路中的单元器件。同时,根据全芯片的ESD保护架构,设计了基于FOD的ESD侦测泄放电路和基于SCR技术的ESD保护器件。最后对所设计的运放整体版图进行了设计规则检查和版图与原理图一致性检查,验证了版图设计的合理性。