MAX961–MAX964/MAX997/MAX999：高速比較器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高速比較器一直是實(shí)現(xiàn)快速信號(hào)處理和精確閾值檢測(cè)的關(guān)鍵組件。今天，我們就來深入探討一下Maxim Integrated推出的MAX961–MAX964/MAX997/MAX999系列單/雙/四通道、超高速、+3V/+5V、Beyond-the-Rails比較器，看看它們究竟有哪些獨(dú)特之處。

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產(chǎn)品概述

MAX961–MAX964/MAX997/MAX999是一系列低功耗、超高速的比較器，內(nèi)置遲滯功能，專為單+3V或+5V電源供電而優(yōu)化。其輸入共模范圍可超出電源軌100mV，輸出能夠在距離GND和VCC 0.52V的范圍內(nèi)吸收或提供4mA電流。傳播延遲僅為4.5ns（5mV過驅(qū)動(dòng)），每個(gè)比較器的電源電流為5mA。部分型號(hào)還具備關(guān)斷模式，在該模式下每個(gè)比較器的電源電流僅為270μA。

產(chǎn)品特性

高速性能

傳播延遲僅4.5ns，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的信號(hào)比較和處理，滿足高速應(yīng)用的需求。大家可以思考一下，在哪些高速信號(hào)處理場(chǎng)景中，這樣的傳播延遲能發(fā)揮關(guān)鍵作用呢？

寬電源電壓范圍

適用于+3V和+5V單電源應(yīng)用，具有良好的電源適應(yīng)性，方便在不同的電源環(huán)境中使用。

超寬輸入電壓范圍

Beyond-the-Rails輸入電壓范圍，允許輸入信號(hào)超出電源軌，增強(qiáng)了比較器的靈活性和適用性。

低功耗

每個(gè)比較器的電源電流低至5mA（MAX997/MAX999），在關(guān)斷模式下功耗更低，有助于降低系統(tǒng)功耗。

內(nèi)置遲滯

3.5mV的內(nèi)部遲滯可實(shí)現(xiàn)干凈的開關(guān)動(dòng)作，避免因噪聲引起的誤觸發(fā)，同時(shí)無需外部電阻來添加遲滯，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

輸出鎖存功能

MAX961/MAX963具備輸出鎖存功能，可存儲(chǔ)比較結(jié)果，方便后續(xù)處理。

兼容TTL/CMOS邏輯

輸出與TTL/CMOS邏輯兼容，便于與其他數(shù)字電路接口。

多種封裝形式

提供5引腳SOT23（MAX999）、8引腳μMAX（MAX961/MAX962/MAX997）、16引腳QSOP（MAX964）等多種節(jié)省空間的封裝形式，滿足不同的應(yīng)用需求。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列比較器適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括：

• 單3V/5V系統(tǒng)：為單電源系統(tǒng)提供可靠的比較功能。
• 便攜式/電池供電系統(tǒng)：低功耗特性使其非常適合電池供電的便攜式設(shè)備。
• 閾值檢測(cè)器/鑒別器：用于精確檢測(cè)信號(hào)的閾值。
• GPS接收器：在GPS信號(hào)處理中實(shí)現(xiàn)快速的信號(hào)比較。
• 線路接收器：處理線路信號(hào)的比較和檢測(cè)。
• 過零檢測(cè)器：檢測(cè)信號(hào)的過零時(shí)刻。
• 高速采樣電路：滿足高速采樣的需求。

電氣特性

電源電壓

電源電壓范圍為2.7V至5.5V，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的電源。

輸入共模電壓范圍

輸入共模電壓范圍可超出電源軌100mV，增強(qiáng)了比較器對(duì)輸入信號(hào)的適應(yīng)性。

輸入?yún)⒖加|發(fā)點(diǎn)和遲滯

輸入?yún)⒖加|發(fā)點(diǎn)和遲滯特性保證了比較器的精確觸發(fā)和穩(wěn)定工作。

輸入失調(diào)電壓和偏置電流

輸入失調(diào)電壓和偏置電流較小，提高了比較器的精度。

輸出電壓和電流

輸出高電壓和低電壓能夠滿足TTL/CMOS邏輯的要求，輸出源電流和灌電流能力較強(qiáng)。

傳播延遲和延遲偏差

傳播延遲和延遲偏差特性保證了比較器的高速和一致性。

工作原理

遲滯功能

大多數(shù)高速比較器在輸入電壓接近或相等時(shí)，由于噪聲或寄生反饋可能會(huì)在線性區(qū)域產(chǎn)生振蕩。MAX961–MAX964/MAX997/MAX999通過內(nèi)置的少量遲滯來抵消這些寄生效應(yīng)和噪聲。遲滯產(chǎn)生了兩個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)上升和下降的輸入電壓，當(dāng)輸入電壓相等時(shí)，遲滯會(huì)使一個(gè)輸入電壓迅速超過另一個(gè)，從而避免振蕩。與標(biāo)準(zhǔn)比較器需要外部電阻添加遲滯不同，該系列比較器的固定內(nèi)部遲滯消除了這些外部元件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

輸入級(jí)電路

內(nèi)部保護(hù)電路可防止大差分輸入電壓對(duì)精密輸入級(jí)造成損壞。該保護(hù)電路由兩組三個(gè)背對(duì)背二極管和兩個(gè)200Ω電阻組成，可將施加到比較器內(nèi)部電路的差分電壓限制在不超過3VF（VF為二極管正向壓降，約0.7V）。當(dāng)差分輸入電壓超過3VF時(shí)，保護(hù)電路會(huì)增加輸入偏置電流，但只要差分輸入電壓小于3VF，輸入電流就小于2IB。輸入電路還使輸入共模范圍能夠超出電源軌100mV，只要輸入在共模范圍內(nèi)，輸出就能保持正確的邏輯狀態(tài)。

輸出級(jí)電路

采用電流驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)，在輸出轉(zhuǎn)換期間，ISOURCE或ISINK會(huì)被推或拉到輸出引腳，輸出源電流或灌電流在轉(zhuǎn)換期間較高，從而實(shí)現(xiàn)快速的壓擺率。當(dāng)輸出電壓達(dá)到VoH或VOL后，源電流或灌電流會(huì)減小到一個(gè)較小的值，以在靜態(tài)條件下維持輸出電壓，從而節(jié)省功率。不過，由于輸出級(jí)是電流驅(qū)動(dòng)的，壓擺率與負(fù)載電容呈線性關(guān)系，重容性負(fù)載會(huì)減慢電壓輸出轉(zhuǎn)換速度。

關(guān)斷模式

當(dāng)SHDN引腳為高電平時(shí)，MAX961/MAX963/MAX964/MAX997進(jìn)入關(guān)斷模式。在關(guān)斷模式下，每個(gè)比較器的電源電流降至270μA，輸出變?yōu)楦咦杩?。SHDN引腳具有高輸入阻抗，正常工作時(shí)應(yīng)將其連接到GND。退出關(guān)斷模式時(shí)，應(yīng)確保LE引腳為低電平，否則輸出狀態(tài)將不確定。

應(yīng)用信息

電路布局和去耦

由于該系列比較器具有較高的帶寬，因此需要進(jìn)行高速布局。以下是一些布局指南：

• 使用具有良好、完整、低電感接地平面的PCB。
• 在VCC引腳附近放置一個(gè)去耦電容（如0.1μF陶瓷表面貼裝電容）。
• 輸入和輸出引腳的引線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以避免比較器周圍產(chǎn)生不必要的寄生反饋，同時(shí)要使輸入遠(yuǎn)離輸出，并保持輸入之間的阻抗較低。
• 直接將器件焊接到印刷電路板上，而不是使用插座。
• 參考推薦的電路布局圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。
• 對(duì)于緩慢變化的輸入信號(hào)，要注意防止寄生反饋。在輸入之間放置一個(gè)小電容（1000pF或更?。┛梢詭椭^渡區(qū)域的振蕩，并且在源阻抗較低時(shí)，該電容對(duì)傳播延遲的影響可以忽略不計(jì)。

總結(jié)

MAX961–MAX964/MAX997/MAX999系列比較器憑借其超高速、低功耗、寬輸入電壓范圍、內(nèi)置遲滯等特性，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。無論是在便攜式設(shè)備、高速采樣電路還是其他需要快速信號(hào)比較的應(yīng)用中，這些比較器都能發(fā)揮出色的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)，并注意電路布局和去耦等問題，以充分發(fā)揮這些比較器的優(yōu)勢(shì)。你在使用類似比較器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。