AD96685/AD96687超快比較器：高速應(yīng)用的理想之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高速比較器的性能對于許多應(yīng)用至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下ADI公司的AD96685和AD96687這兩款超快電壓比較器，看看它們在高速設(shè)計(jì)中能為我們帶來哪些優(yōu)勢。

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器件概述

AD96685和AD96687屬于超快電壓比較器。其中，AD96685是單比較器，傳播延遲僅2.5 ns；AD96687則是同樣快速的雙比較器。這兩款器件都具備50 ps的傳播延遲色散特性，這對于高速比較器而言尤為關(guān)鍵，它衡量的是在不同過驅(qū)動(dòng)條件下傳播延遲的差異。

它們擁有快速、高精度的差分輸入級(jí)，能在 -2.5 V至 +5 V的共模范圍內(nèi)，對各種信號(hào)保持一致的傳播延遲。輸出為互補(bǔ)數(shù)字信號(hào)，與ECL 10K和10KH邏輯系列完全兼容，且輸出能提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，可直接驅(qū)動(dòng)端接50 Ω至 -2 V的傳輸線。此外，還包含一個(gè)電平敏感鎖存輸入，支持跟蹤、跟蹤保持或采樣保持等工作模式。

在封裝和工作溫度范圍方面，AD96685采用16引腳SOIC封裝，工作溫度范圍為 -25°C至 +85°C；AD96687有16引腳DIP、SOIC和20引腳PLCC三種封裝，工作溫度范圍同樣是 -25°C至 +85°C。

特性亮點(diǎn)

速度與功耗平衡

這兩款比較器速度極快，傳播延遲僅2.5 ns，同時(shí)功耗較低，每個(gè)比較器功耗為118 mW，在高速應(yīng)用中能很好地平衡速度和功耗。

多種封裝與電源支持

提供DIP、SOIC、PLCC等多種封裝形式，方便不同的設(shè)計(jì)需求。電源供應(yīng)支持 +5 V和 -5.2 V，且邏輯兼容性為ECL，能與多種系統(tǒng)進(jìn)行適配。

低延遲色散

50 ps的延遲色散特性確保了在不同過驅(qū)動(dòng)條件下傳播延遲的一致性，有助于提高系統(tǒng)的定時(shí)精度。

電氣特性

輸入特性

輸入失調(diào)電壓在25°C時(shí)為1 - 2 mV，輸入失調(diào)漂移為20 μV/°C；輸入偏置電流在25°C時(shí)為7 - 10 μA，輸入失調(diào)電流為0.1 - 1.0 μA；輸入電阻為200 kΩ，輸入電容為2 pF。輸入電壓范圍為 -2.5 V至 +5 V，共模抑制比為80 - 90 dB。

輸出特性

邏輯“1”電壓為 -1.1 V，邏輯“0”電壓為 -1.5 V；邏輯“1”電流為40 μA，邏輯“0”電流為5 μA。

開關(guān)性能

輸入到輸出高、低電平的傳播延遲在25°C時(shí)為2.5 - 3.5 ns，鎖存使能到輸出高、低電平的傳播延遲同樣為2.5 - 3.5 ns，延遲色散為50 ps。最小脈沖寬度為2.0 - 3.0 ns，最小建立時(shí)間為0.5 - 1.0 ns，最小保持時(shí)間為0.5 - 1.0 ns。

這些電氣特性為高速設(shè)計(jì)提供了重要的參數(shù)依據(jù)。例如，低輸入失調(diào)電壓和低延遲色散有助于提高比較器的精度和穩(wěn)定性；寬輸入電壓范圍和高共模抑制比則能增強(qiáng)比較器對不同信號(hào)的適應(yīng)能力和抗干擾能力。那么，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們該如何充分利用這些特性來優(yōu)化電路性能呢？

應(yīng)用場景

高速觸發(fā)與線接收器

憑借其快速的傳播延遲，AD96685/AD96687非常適合用于高速觸發(fā)電路和高速線接收器，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地對信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)和處理。

閾值與窗口比較

可用于閾值檢測和窗口比較，實(shí)現(xiàn)對信號(hào)幅度的精確判斷。例如，在一些需要對信號(hào)進(jìn)行幅度篩選的系統(tǒng)中，能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)別出符合條件的信號(hào)。

峰值檢測

在峰值檢測應(yīng)用中，其高速特性可以實(shí)時(shí)捕捉信號(hào)的峰值，為后續(xù)的信號(hào)處理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

從搜索到的資料來看，不同類型的觸發(fā)器和觸發(fā)電路在各自的應(yīng)用場景中都發(fā)揮著重要作用。那AD96685/AD96687在實(shí)際的高速觸發(fā)電路中，與這些常見的觸發(fā)器相比，又有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢和應(yīng)用特點(diǎn)呢？下面通過兩個(gè)典型應(yīng)用電路來進(jìn)一步了解。

高速采樣電路

在高速采樣電路中，可利用其快速的響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)對高速信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣。通過合理設(shè)置參考電壓和鎖存使能信號(hào)，能夠準(zhǔn)確地采集到所需的信號(hào)信息。

高速窗口比較器

在高速窗口比較器應(yīng)用中，AD96685/AD96687可以對輸入信號(hào)的幅度進(jìn)行精確判斷，只有當(dāng)輸入信號(hào)的幅度在設(shè)定的窗口范圍內(nèi)時(shí)，才會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對信號(hào)的篩選和處理。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

接地與電源去耦

為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用高速設(shè)計(jì)技術(shù)。其中，使用低阻抗接地平面是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，能有效減少電磁干擾。同時(shí)，電源去耦也非常重要，通常需要將兩個(gè)電源連接端分別通過 0.1 μF 陶瓷電容和 0.001 μF 云母電容接地。由于比較器電路的設(shè)計(jì)，負(fù)電源對變化更為敏感，因此要特別確保負(fù)電源的“干凈”。

鎖存使能輸入

鎖存使能輸入為低電平有效（鎖存）。若不使用鎖存功能，AD96685 的鎖存使能輸入應(yīng)接地（地為 ECL 邏輯高電平）；AD96687 的鎖存使能輸入應(yīng)連接到 -2.0 V 或懸空，以禁用鎖存功能。此外，鎖存使能輸入還可作為遲滯控制輸入，通過改變輸入電壓來實(shí)現(xiàn)遲滯的小幅度變化。

未使用比較器處理

在 AD96687 中，若有一個(gè)比較器階段未使用，不能讓其輸入懸空。因?yàn)楦邇?nèi)部增益可能導(dǎo)致輸出振蕩，影響正在使用的另一個(gè)比較器。可通過確保兩個(gè)輸入至少相差一個(gè)二極管壓降，并將鎖存使能輸入接地，使輸出處于固定狀態(tài)。

終端匹配

使用適當(dāng)?shù)?ECL 終端能獲得最佳性能。AD96685/AD96687 的開集電極輸出設(shè)計(jì)為通過 50 Ω 電阻端接到 -2.0 V，或采用其他等效的 ECL 終端。若高速 ECL 信號(hào)需要布線超過幾厘米，可能需要使用微帶或帶狀線技術(shù)，以確保正確的轉(zhuǎn)換時(shí)間并防止輸出振鈴。

綜上所述，AD96685和AD96687以其優(yōu)異的高速性能、豐富的功能特性以及廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師在高速設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的工具。但在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要充分考慮各種設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，合理布局和布線，以確保這些比較器能夠發(fā)揮出最佳性能，滿足不同高速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。你在使用類似高速比較器的過程中，遇到過哪些印象深刻的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。