在数字集成电路中，一个外封装内通常含有数个功能相同、可互换使用的门电路单元，实际电路中，常常会有用不完的剩余门电路。在某些对参数要求并不十分严格的数字、模拟混合电路中，可以不另外增加线性元件，直接利用剩余门电路的线性特性完成交流信号的放大。本文介绍用CMOS数字逻辑非门电路构成交流信号线性放大器的原理和方法。处于剩余的门电路不是非门（亦称反相器），而是成非门、与非门的门电路。
有两种简单的方法将它们变换成非门并加以利用：一是将其全部输入端接在一起作非门的输入端；二是取出任一输入端作非门的输入端，将其余输入端接在一起通过一只10kΩ左右的电阻接正电源VDD。
使用非门构成线性放大器的好处是：(1)使剩余门电路得以充分利用，不浪费集成电路资源：(2)由于不使用双电源，所以比利用运放组成的线性放大器电路简单；(3)具有较高的电压增益和较宽的频带，性价比非常高：(4)在PCB板设计、参数选择等方面，优于三极管和场效应管构成的放大器。
图1为CMOS非门传输特性曲线，非门输出电压在发生高低电平临界翻转时，存在一个具有一定变化斜率的转折区，即图1中的线性区。
在此区域内。输入电压Vi微小的变化会使输出电压vo发生大幅度变化，与运放线性传输特性非常类似，因此可实现高电压增益(AV=VO/Vi)的线性放大。一般CMOS非门低电平VL接近OV，高电平VH略低于芯片供电电压VDD，将静态工作点O设置在1/2VDD附近，则非门就能较好地工作在线性放大区。
图2是CMOS非门构成的实用交流信号放大器。非门在开环工作时放大倍数很高．因此应引人适当的负反馈降低电路增益，提高工作稳定性。RF有两个作用：一是偏置作用，将非门IC1的输入端偏置于1/2VDD，保证放大器静态工作上O落在良好的放大区：二是反馈作用，构成电压并联负反馈，降低放大倍数，稳定增益。为配合CMOS非门很高的输入阻抗．RF取值很大．可在数百kΩ—数十MΩ范围选取。当取RF-10MΩ时，图2电路增益在20—30之间。CI、C2为交流信号耦合电容，可根据需要在lOnF—2.2nF之间选用。为防止高频自激，还可在RF两端并接一只数十pF～数百～的旁路电容。
为获得更高的电压增益．可将3个乃至更多（一定为奇数）非门级使用，如图3所示，此时电路增益达60dB以上。R1可降低放大倍数，以防自激，一般R1取数十kΩ—数百kΩ不等。电路闭环增益为AV≌RF/R1，R3、C3用于高频补偿．C3抑制寄生振荡。
图2、图3主要用于电压放大，如需要向负载提供较大的电流（功率），可将多个相同类型的CMOS非门并接使用，电路如图4所示，此时输出电流比并联前提高2倍。
实验证明，如果将一个芯片中六个反相器(型号如CD4049、CD4069)全部并接在一起，可轻松推动32Ω的耳塞机或小型扬声器。
本文关键字：门电路 运算放大器，单元电路 - 运算放大器
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