CMOS運(yùn)算放大器和比較器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

運(yùn)算放大器采用差分輸入，而且具有較高增益，這與比較器的特性相似，所以在實(shí)際應(yīng)用中可以作為低性能比較器使用。

理論上一個(gè)開環(huán)組態(tài)（無負(fù)反饋）的運(yùn)放可以發(fā)揮低端比較器的作用。當(dāng)正相輸入端（V ）的電壓高于反相輸入端（V-）時(shí)，由于運(yùn)放較高的開環(huán)增益，在輸出端輸出一個(gè)正向飽和電壓 U_sat。當(dāng)反相輸入端（V-）的電壓高于正相輸入端（V ）時(shí)，在輸出端輸出一個(gè)反向飽和電壓-U_sat。而對(duì)工作在線性段負(fù)反饋組態(tài)、由分離電壓供電（±V）的運(yùn)放而言，其傳遞函數(shù)可寫作：

實(shí)踐中，與使用專用比較器相比使用運(yùn)放比較器有以下缺點(diǎn)：

1. 運(yùn)放被設(shè)計(jì)為工作在有負(fù)反饋的線性段，因此飽和的運(yùn)放一般有較慢的翻轉(zhuǎn)速度。大多數(shù)運(yùn)放中都帶有一個(gè)用于限制高頻信號(hào)下壓擺率的補(bǔ)償電容。這使得運(yùn)放比較器一般存在微秒級(jí)的傳播延遲，與之相比專用比較器的翻轉(zhuǎn)速度在納秒量級(jí)。

2. 運(yùn)放沒有內(nèi)置遲滯電路，需要專門的外部網(wǎng)絡(luò)以延遲輸入信號(hào)。

3. 運(yùn)放的靜態(tài)工作點(diǎn)電流只有在負(fù)反饋條件下保持穩(wěn)定。當(dāng)輸入電壓不等時(shí)將出現(xiàn)直流偏置。

4. 比較器的作用為數(shù)字電路產(chǎn)生輸入信號(hào)，使用運(yùn)放比較器時(shí)需要考慮與數(shù)字電路接口的兼容性。

5. 多節(jié)運(yùn)放的不同頻率間可能產(chǎn)生干擾。

6. 許多運(yùn)放的輸入端有反向串聯(lián)的二極管。運(yùn)放兩極的輸入一般是相同的，這不會(huì)造成問題。但比較器的兩極需要接入不同的電壓，這就可能導(dǎo)致意想不到的二極管的擊穿。

《運(yùn)算放大器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)》分為三篇：第1篇介紹運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括運(yùn)算放大器基本概念、特性參數(shù)和基本工作原理；第2篇闡述運(yùn)算放大器的使用技術(shù)，內(nèi)容包括運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)范圍、負(fù)反饋的使用、降低輸出失調(diào)電壓與噪聲的方法，以及防振措施等；第3篇介紹運(yùn)算放大器實(shí)用電路的設(shè)計(jì)，主要包括差動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)、恒流電路基準(zhǔn)電壓電路、電壓－電流轉(zhuǎn)換電路、加減運(yùn)算電路和比較器電路、有源濾波器和振蕩器等電路的設(shè)計(jì)。

CMOS集成電路的工藝；CMOS模擬集成電路的基本組成單元MCOS器件；CMOS模擬集成電路中的各種電路模塊：基本放大器、恒流源電路、差分放大器；集成電路的應(yīng)用：包括運(yùn)算放大器、開關(guān)電流技術(shù)、集成電壓比較器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及相乘器等；最后介紹CMOS數(shù)字集成電路的相關(guān)知識(shí)。書中配備了大量的PSpice仿真分析。