探秘MAX9015 - MAX9020：1.8V納米功耗比較器的卓越性能與應(yīng)用

在電子工程師的設(shè)計(jì)世界里，比較器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天，我們要深入探究Maxim Integrated推出的MAX9015 - MAX9020系列，這是一組采用SOT23封裝的單通道和雙通道納米功耗比較器，具備Beyond - the - Rails?輸入特性，最低可在1.8V電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

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一、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

該系列比較器適用于眾多領(lǐng)域，如2節(jié)電池監(jiān)測與管理、超低功耗系統(tǒng)、移動通信、筆記本電腦和個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、閾值檢測器/鑒別器、窗口檢測器、接地或電源線傳感、遙測和遠(yuǎn)程系統(tǒng)、醫(yī)療儀器以及汽車應(yīng)用等。如此廣泛的應(yīng)用范圍，足以證明其性能的通用性和可靠性。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

（一）超低功耗

這是該系列的一大顯著優(yōu)勢。不同型號的比較器具有不同的超低電源電流：

• MAX9019/MAX9020在特定條件下僅為0.85μA。
• MAX9015/MAX9016為1μA。
• MAX9017/MAX9018為1.2μA。 如此低的功耗使得它們在電池供電的設(shè)備中表現(xiàn)出色，能夠有效延長設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

（二）寬電壓范圍與高精度

• 保證在低至1.8V的電壓下正常工作，拓展了其在不同電源環(huán)境下的應(yīng)用可能性。
• 輸入失調(diào)電壓（VOS）最大不超過5mV，確保了比較器的高精度性能。

（三）內(nèi)部參考電壓

A - grade封裝配備1.236V ±1%的內(nèi)部參考電壓，B - grade封裝則有1.24V ±1.75%的參考電壓，為設(shè)計(jì)提供了穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)。

（四）獨(dú)特輸出設(shè)計(jì)

• 輸出級設(shè)計(jì)獨(dú)特，在切換時(shí)能限制電源電流浪涌，幾乎消除了許多其他比較器常見的電源毛刺，同時(shí)在動態(tài)條件下還能最小化整體功耗。
• MAX9015/MAX9017/MAX9019具有推挽輸出級，可吸收和源出電流，內(nèi)部大輸出驅(qū)動器允許在高達(dá)6mA的負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出擺幅。
• MAX9016/MAX9018/MAX9020具有漏極開路輸出級，適用于混合電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（五）其他特性

• 輸入電壓范圍可超出電源軌200mV。
• 具備內(nèi)部4mV遲滯，實(shí)現(xiàn)干凈切換。
• 對于過驅(qū)動輸入無相位反轉(zhuǎn)。
• 雙通道版本采用節(jié)省空間的8引腳SOT23封裝。
• 部分產(chǎn)品通過AEC - Q100 Grade 3認(rèn)證。

三、電氣特性詳解

（一）帶參考的型號（MAX9015 - MAX9018）

在不同的電源電壓和溫度條件下，對其電源電流、輸入共模電壓范圍、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流等參數(shù)都有詳細(xì)的規(guī)定。例如，在TA = +25°C時(shí)，輸入偏置電流典型值僅為0.15 - 1nA，這體現(xiàn)了其低功耗和高精度的特點(diǎn)。

（二）不帶參考的型號（MAX9019/MAX9020）

同樣在不同條件下對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了明確界定。如電源電壓范圍為1.8 - 5.5V，在VCC = 1.8V，TA = +25°C時(shí)，電源電流典型值為0.85μA。

四、典型工作特性

通過一系列圖表展示了該系列比較器在不同條件下的工作特性，包括電源電流與電源電壓、溫度、輸出轉(zhuǎn)換頻率的關(guān)系，輸出電壓與灌電流、源電流和溫度的關(guān)系等。這些特性曲線為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了重要的參考依據(jù)。例如，從電源電流與輸出轉(zhuǎn)換頻率的關(guān)系曲線中，我們可以了解到在不同頻率下比較器的功耗變化情況，從而合理選擇工作頻率。

五、引腳說明與配置

詳細(xì)說明了各個(gè)引腳的功能和不同型號的引腳配置。例如，REF引腳提供1.24V參考輸出，IN +和IN -分別為比較器的同相和反相輸入等。清晰的引腳說明有助于工程師正確連接和使用比較器。

六、內(nèi)部遲滯與應(yīng)用

（一）內(nèi)部遲滯

許多比較器在工作的線性區(qū)域會因噪聲或寄生反饋而產(chǎn)生振蕩，而該系列比較器內(nèi)部具有4mV遲滯，可有效對抗寄生效應(yīng)和噪聲。遲滯產(chǎn)生兩個(gè)跳變點(diǎn)，能使比較器輸入快速越過可能產(chǎn)生振蕩的區(qū)域。

（二）額外遲滯

• 推挽輸出型號（MAX9015/MAX9017/MAX9019）：可通過三個(gè)電阻利用正反饋產(chǎn)生額外遲滯。文中給出了詳細(xì)的電阻值計(jì)算步驟，如選擇R3時(shí)要考慮輸入偏置電流的影響，以最小化誤差。
• 漏極開路輸出型號（MAX9016/MAX9018/MAX9020）：同樣可通過正反饋產(chǎn)生額外遲滯，但計(jì)算公式與推挽輸出型號略有不同。

七、實(shí)際應(yīng)用電路

（一）窗口檢測器

MAX9018非常適合用于窗口檢測器，可實(shí)現(xiàn)對單節(jié)Li +電池的過壓和欠壓檢測。通過改變電阻值可以選擇不同的閾值，OUTA提供欠壓指示，OUTB提供過壓指示，將兩個(gè)漏極開路輸出進(jìn)行與運(yùn)算可得到電源良好信號。文中給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟和電阻值計(jì)算方法。

（二）零交叉檢測器

將MAX9015/MAX9016/MAX9019/MAX9020的反相輸入接地，同相輸入連接到100mVP - P信號源，當(dāng)同相輸入信號過零時(shí)，比較器輸出狀態(tài)改變，實(shí)現(xiàn)零交叉檢測功能。

（三）邏輯電平轉(zhuǎn)換器

漏極開路比較器可用于邏輯電平轉(zhuǎn)換。例如，MAX9020由5V電源供電，其漏極開路輸出的上拉電阻連接到3V電源，可將5V邏輯轉(zhuǎn)換為3V邏輯電平，反之亦然。

八、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在電路板布局和旁路方面，該系列比較器的超低電源電流通常不需要電源旁路電容，但當(dāng)電源輸出阻抗高、引線長、噪聲大或有快速瞬變時(shí)，應(yīng)在VCC和VEE之間靠近VCC引腳處放置一個(gè)0.1μF的電容。同時(shí)，要盡量減小信號走線長度以減少雜散電容，使用接地層和表面貼裝元件以獲得最佳性能。此外，在REF引腳去耦時(shí)，應(yīng)使用低泄漏陶瓷電容，并且高電流走線不應(yīng)靠近或在MAX9018下方布線，以免電壓參考過載導(dǎo)致輸出電壓下降。

總之，MAX9015 - MAX9020系列比較器以其超低功耗、高精度、獨(dú)特的輸出設(shè)計(jì)和豐富的應(yīng)用特性，為電子工程師在各種設(shè)計(jì)場景中提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電路設(shè)計(jì)。大家在使用過程中有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。