很难获得具有微小差异的高速。

请注意，比较器不仅往往具有比运算放大器更高的输入失调电压，而且还有更高的有效噪声，因为要获得高速，它们是宽带野兽。

几十年前，奥利弗·柯林斯 (Oliver Collins) 发表了一篇论文，表明如果在快速比较器之前使用一个或多个低噪声、低增益运算放大器级，每个在输出端都有单极点滤波，你会得到更好的结果，即更少的时间抖动，逐步提高压摆率。对于任何给定的输入压摆率和最终比较器，都有最佳的级数、增益曲线和 RC 时间常数的选择。

这意味着初始运算放大器不用作比较器，而是用作斜率放大器，因此它们不需要最终比较器所需的输出压摆率或 GBW 乘积。

此处显示了一个示例，用于两级斜率放大器。没有给出值，因为最佳值取决于输入压摆率。然而，与单独使用输出比较器相比，几乎任何增益曲线都会有所改进。例如，如果您使用 10 的增益，然后使用 100 的增益，那将是一个非常合理的开始实验的地方。

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

显然，放大器将花费大量时间处于饱和状态。确定 RC 滤波器大小的关键是选择一个时间常数，使放大器在最快输入压摆率下从饱和到中点所需的时间是所选 RC 的两倍。时间常数沿放大器链明显减小。

RC 在运算放大器之后显示为实际滤波器，而不是放置在反馈增益电阻器上的 C。这是因为该滤波器继续将 6dB/倍频程的噪声高频衰减到任意高频率，而反馈回路中的电容器在频率达到单位增益时停止滤波。

请注意，使用 RC 滤波器会增加输入越过阈值与输出检测到阈值之间的绝对时间延迟。如果你想最小化这个延迟，那么应该省略 RC。但是，RC 提供的噪声过滤使您能够获得从输入到输出的延迟的更好重复性，这表现为更低的抖动。

只有输入运算放大器在噪声和失调电压方面需要高性能，所有后续放大器的规格都可以通过其增益来放宽。相反，第一个放大器不需要像后续放大器那样高的压摆率或 GBW。

这种结构没有在商业上提供的原因是很少需要性能，并且最佳级数取决于输入转换速率和所需的规格，因此市场会很小且分散，不值得去追求。当您需要这种性能时，最好从您可以商业获得的块中构建它。

这是论文的正面，在 IEEE Transactions on Communications，第 44 卷，第 5 期，1996 年 5 月，起始页 601，以及一个汇总表，显示了当您更改斜率放大的级数和增益时您获得的性能阶段分布。从表 3 中可以看出，对于需要 1e6 斜率放大的特定情况，虽然性能确实在 3 级以上继续提高，但大部分改进已经发生，只有 3 级。

那些偏移非常低的运算放大器（例如 TLC2652）的带宽太低，无法满足您的需求（约 2 MHz），因此，实际上您需要将苹果与苹果进行比较。此外，该器件的数据表中未指定输入失调电压如何随共模输入电压变化。对于比较器，预计会有较大的共模偏移，并且通常情况下，运算放大器的偏移电压是在理想信号条件下指定的。

另一个事实是，大多数比较器电路都使用迟滞，由于来自输出的正反馈依赖于电源轨，这远远超过了偏移电压的任何惊人数字。

这是您比较的主要问题。

如果在选择 Vos 作为滤波器参数后查看 TI 列表，第一个带宽为 100 MHz 或以上的运放是 OPA625。您期望 250 uV 在 50 ns 内产生全摆幅，这意味着 100 MHz 的交流增益必须（比如说）5 伏/250 uV = 20,000 或 86 dB。好吧，OPA625 在 100 MHz 时的开环增益低于 0 dB。

这意味着您的比较再次存在缺陷。在进行比较时，您需要保持现实。100 MHz 运算放大器比可以在 50 ns 内切换输出且差分输入电压变化为 250 uV 的比较器差数十年。

让我们设计那个电路。您需要 50 纳秒的响应，因此 1/50nS 或 20MHz 带宽是我们的起始带宽。

什么噪音地板？对于 FALSE TRIGGERS 的低发生率，噪声功率需要比信号噪声弱 10dB（产生 0.1% 的误码）。我们的总集成噪声需要为 250uV/10dB 或 250uV/3.16 或 80 微伏 RMS。在 20MHz 带宽中。

为了找到噪声密度（以及因此允许的 Rnoise），我们将 80uV 除以 sqrt(bW) 或 80u/sqrt(20,000,000) 或 80u/4,500 或 18 nanoVolts/rtHz。1Kohm 为 4nanoVolts/rtHz，我们可以使用 20,000 ohms 的 Rnoise 值。

我建议使用具有 3 个差分增益级的 RCA/Harris CA3011 宽带放大器。数据表说它将（通常）限制在 600 微伏输入，并且受限/方波输出当然适合驱动快速比较器。数据表显示，NoiseFigure 在 4.5MHz 时为 9dB，给定 50 欧姆的 1:2 输入升压（谐振器 PI）。

现在，关于那个不确定的偏移电压......