通用比較器 ADCMP370/ADCMP371：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器是一種常用的基礎(chǔ)器件，它能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在眾多電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。今天要給大家介紹的是Analog Devices公司的通用比較器 ADCMP370 和 ADCMP371，下面我將詳細(xì)為大家講解這兩款比較器的特性、應(yīng)用場景以及使用時(shí)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ADCMP370.pdf

一、產(chǎn)品概述

ADCMP370/ADCMP371 是 Analog Devices 公司推出的通用比較器，二者輸入失調(diào)電壓最大為 9mV，且功耗較低，非常適合用于電池供電的便攜式設(shè)備。其中，ADCMP371 具備推挽輸出級，而 ADCMP370 則采用開漏輸出。這兩款比較器的輸入以及 ADCMP370 的輸出都能承受最高達(dá) 22V 的電壓，使其能夠作為便攜式設(shè)備中的電壓檢測器。它們采用了節(jié)省空間的 5 引腳 SC70 封裝。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 寬工作電壓范圍：工作電壓范圍為 2.25V 至 5.5V，能適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性。
2. 低功耗：典型功耗僅 4μA，最大 7μA，對于電池供電的設(shè)備來說，低功耗特性可以有效延長電池的使用時(shí)間，降低能源消耗。
3. 高電壓耐受能力：輸入和 ADCMP370 的輸出可承受 22V 電壓，這使得它們在一些需要處理高電壓信號的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，增強(qiáng)了器件的可靠性和適用性。
4. 低輸入偏置和失調(diào)電流：輸入偏置電流最大 50nA，輸入失調(diào)電流最大 150nA，能夠減少輸入信號的誤差，提高比較器的精度。
5. 低輸入失調(diào)電壓：最大輸入失調(diào)電壓為 9mV，平均漂移 5μV/°C，保證了比較器在不同溫度和輸入條件下的準(zhǔn)確性。
6. 軌到軌共模輸入范圍：共模輸入范圍從 0V 到 VCC，這意味著比較器可以處理接近電源電壓范圍的輸入信號，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

（二）輸出特性

• 輸出類型：ADCMP370 為開漏輸出，需要外接上拉電阻來實(shí)現(xiàn)邏輯高電平；ADCMP371 為推挽輸出，內(nèi)部有 PMOS 上拉，無需外接電阻，使用起來更加方便。
• 輸出速度：輸出上升時(shí)間典型值為 30ns，下降時(shí)間典型值為 45ns（COUT = 15pF），能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，滿足高速應(yīng)用的需求。

（三）溫度特性

• 工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，能夠在較寬的溫度環(huán)境下穩(wěn)定工作，適用于各種不同的工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用場景。

（四）封裝特性

采用 5 引腳 SC70 封裝，這種封裝形式體積小巧，節(jié)省電路板空間，適合對空間要求較高的便攜式設(shè)備。

三、應(yīng)用場景

（一）電壓檢測

憑借其高電壓耐受能力和精確的比較功能，ADCMP370/ADCMP371 可以準(zhǔn)確檢測電壓的變化，在電池管理系統(tǒng)中實(shí)時(shí)監(jiān)測電池電壓，當(dāng)電池電壓低于或高于設(shè)定閾值時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號，實(shí)現(xiàn)對電池的有效保護(hù)和管理。

（二）電池管理系統(tǒng)

低功耗特性使得它們在電池供電的設(shè)備中具有顯著優(yōu)勢，能夠在不消耗過多電量的情況下，對電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，延長電池的使用壽命。

（三）模數(shù)轉(zhuǎn)換器

在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，比較器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，ADCMP370/ADCMP371 的高精度和快速響應(yīng)特性有助于提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和速度。

（四）低電壓應(yīng)用

寬工作電壓范圍使其能夠適應(yīng)低電壓的工作環(huán)境，為低電壓電路提供可靠的比較功能。

（五）電池供電的電子設(shè)備和便攜式設(shè)備

如智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等，這些設(shè)備對功耗和體積要求較高，ADCMP370/ADCMP371 的低功耗和小封裝特性正好滿足了這些需求。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）基本比較器應(yīng)用

在基本配置中，比較器將 IN+ 上的模擬信號與 IN - 上的電壓進(jìn)行比較，根據(jù) IN+ 和 IN - 的電位高低，OUT 輸出高或低電平。對于 ADCMP370，由于其開漏輸出，需要外接上拉電阻將 OUT 拉到邏輯高電平，上拉電阻的取值應(yīng)在 1kΩ 至 10kΩ 之間，以平衡功耗和開關(guān)速度。而 ADCMP371 的推挽輸出則無需外接電阻，且高低電平切換速度更快，但邏輯高電平受 VCC 限制。

（二）添加遲滯

為了防止因噪聲或緩慢變化的信號通過開關(guān)閾值而導(dǎo)致輸出振蕩，可以使用正反饋為差分輸入添加遲滯。不同的配置（同相和反相）以及不同的型號（ADCMP370 和 ADCMP371）在計(jì)算上下開關(guān)閾值和遲滯時(shí)有所不同。例如，對于同相配置的 ADCMP371，上輸入閾值 (V{IN_HI}=frac{V{REF}(R1 + R2)}{R2})，下輸入閾值 (V{IN_LO}=frac{V{REF}(R1 + R2)-V{CC}R1}{R2})，遲滯 (Delta V{IN}=frac{V_{CC}R1}{R2})。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路參數(shù)來選擇合適的電阻值，以實(shí)現(xiàn)所需的遲滯效果。

（三）ESD 防護(hù)

該器件為靜電放電（ESD）敏感設(shè)備，盡管產(chǎn)品具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://m.makelele.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但在高能量 ESD 情況下仍可能受損。因此，在設(shè)計(jì)和使用過程中，必須采取適當(dāng)?shù)?ESD 預(yù)防措施，如使用防靜電包裝、接地良好的工作臺等，以避免性能下降或功能喪失。

五、總結(jié)

ADCMP370/ADCMP371 通用比較器以其寬工作電壓范圍、低功耗、高電壓耐受能力、高精度等特性，在電壓檢測、電池管理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇器件型號，并注意基本比較器應(yīng)用、遲滯添加和 ESD 防護(hù)等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以充分發(fā)揮這兩款比較器的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中，是否遇到過類似比較器的其他問題呢？歡迎一起交流探討。