MAX900 - MAX903高速低功耗電壓比較器：性能、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、前言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電壓比較器是一種常見且關(guān)鍵的器件，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)處理和信號(hào)檢測(cè)電路中。今天我們要深入探討的是Maxim公司的MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器。不過需要注意的是，MAX900采用的制造工藝已不再可用，不推薦用于新設(shè)計(jì)，但對(duì)于現(xiàn)有用戶，其數(shù)據(jù)手冊(cè)仍有參考價(jià)值。

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二、產(chǎn)品概述

（一）主要特性

• 高速響應(yīng)：具有快速的傳播延遲，在5mV過驅(qū)動(dòng)時(shí)典型值為8ns，這使得它們非常適合用于高速A/D轉(zhuǎn)換器、采樣電路、線路接收器、V/F轉(zhuǎn)換器等對(duì)速度要求較高的數(shù)據(jù)判別應(yīng)用。
• 低功耗：每個(gè)比較器在+5V供電時(shí)功耗僅為18mW，有效降低了系統(tǒng)的整體功耗。
• 靈活的電源供應(yīng)：可以使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字電源供電，也可以使用單一的組合電源電壓。模擬電源范圍靈活，可為+5V至+10V或±5V，輸入范圍包含負(fù)電源軌，在單電源供電時(shí)允許進(jìn)行接地檢測(cè)。
• TTL兼容：輸出為TTL邏輯電平，并且除MAX901外，其他型號(hào)配備獨(dú)立的TTL兼容鎖存輸入，當(dāng)鎖存輸入被拉低時(shí)，比較器輸出狀態(tài)將保持不變。

（二）產(chǎn)品型號(hào)與訂購(gòu)信息

該系列包含MAX900、MAX901、MAX902和MAX903等型號(hào)，每種型號(hào)有不同的溫度范圍和引腳封裝可供選擇，如20引腳塑料DIP、20引腳寬SO、16引腳塑料DIP等。對(duì)于追求更低功耗的設(shè)計(jì)，可參考MAX9201/MAX9202/MAX9203的數(shù)據(jù)手冊(cè)，它們引腳兼容且功耗僅為該系列的一半。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

在使用過程中，需要注意器件的絕對(duì)最大額定值，如內(nèi)部功耗最大為500mW，在+100°C以上需按10mW/°C進(jìn)行降額。長(zhǎng)時(shí)間處于絕對(duì)最大額定值條件下可能會(huì)影響器件的可靠性。

（二）電氣參數(shù)

• 電源電流與功耗：不同型號(hào)在不同電源條件下的模擬和數(shù)字電源電流及功耗有所差異。例如，在典型條件下，MAX900A/MAX901A的正模擬電源電流Icc典型值為10mA，負(fù)模擬電源電流Iee典型值為7mA，數(shù)字電源電流Idd典型值為4mA，功耗PD典型值為70mW。
• 輸入輸出特性：輸入失調(diào)電壓VOS、輸入偏置電流IB、輸入失調(diào)電流IOS等參數(shù)反映了比較器的輸入特性；輸出高電壓VOH和輸出低電壓VOL則決定了輸出電平的范圍。不同型號(hào)在不同溫度和電源條件下這些參數(shù)會(huì)有所波動(dòng)。
• 響應(yīng)時(shí)間：輸入到輸出的高響應(yīng)時(shí)間tpd+和低響應(yīng)時(shí)間tpd - 在典型條件下為8ns（5mV過驅(qū)動(dòng)），不同型號(hào)和條件下會(huì)有一定變化。同時(shí)，各輸出之間的響應(yīng)時(shí)間差異?tpd也有相應(yīng)的規(guī)格要求。

四、引腳配置與功能

文檔中詳細(xì)給出了MAX901、MAX902和MAX903的引腳配置圖，不同引腳具有不同的功能，如輸入引腳（IN - 、IN + ）用于輸入模擬信號(hào)，輸出引腳（OUT）輸出比較結(jié)果，鎖存輸入引腳（LATCH）用于控制輸出狀態(tài)的鎖存，電源引腳（VCC、VEE、VDD）提供不同類型的電源等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求正確連接這些引腳。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電路布局

由于MAX900 - MAX903具有較大的增益帶寬傳遞函數(shù)，為了實(shí)現(xiàn)其高速性能，需要采取特殊的布局措施。例如，使用具有良好低電感接地平面的印刷電路板，將去耦電容盡可能靠近電源引腳安裝，模擬VCC和數(shù)字VDD分別使用去耦電容，同時(shí)注意輸入和輸出引腳的引線長(zhǎng)度，避免產(chǎn)生不必要的寄生反饋。此外，建議直接將器件焊接到電路板上，而不是使用插座。

（二）輸入擺率要求

與所有高速比較器一樣，MAX900 - MAX903在輸入信號(hào)穿越線性區(qū)域時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生振蕩問題。為了避免輸出波形出現(xiàn)振蕩或臺(tái)階，輸入信號(hào)必須滿足最小擺率要求。振蕩問題在很大程度上與電路板布局、耦合源阻抗和雜散輸入電容有關(guān)，不良的布局和大的源阻抗會(huì)導(dǎo)致器件振蕩并增加最小擺率要求。在某些應(yīng)用中，可以在輸出和+輸入之間施加一些正反饋，但這會(huì)在輸入端子處引入遲滯。

（三）TTL輸出與鎖存輸入

比較器的TTL輸出級(jí)經(jīng)過優(yōu)化，可驅(qū)動(dòng)低功耗肖特基TTL，扇出為4。當(dāng)鎖存輸入連接到邏輯高電平時(shí)，比較器對(duì)輸入變化立即響應(yīng)；當(dāng)鎖存輸入連接到TTL低電平時(shí)，比較器輸出將鎖定在鎖存命令施加瞬間的狀態(tài)，不再響應(yīng)后續(xù)的輸入變化。需要注意的是，MAX901沒有鎖存功能。

（四）電源供應(yīng)

該系列比較器可以使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字電源或單一的+5V電源供電。模擬電源范圍靈活，在單電源供電時(shí)（VEE接地），VCC可為+5V至+10V；也可以使用±5V的分離電源。數(shù)字電源VDD始終需要+5V。在高速混合信號(hào)應(yīng)用中，使用分離電源（圖1C）可以隔離模擬和數(shù)字信號(hào)，避免數(shù)字環(huán)境的噪聲對(duì)模擬輸入信號(hào)產(chǎn)生不利影響。

六、典型應(yīng)用案例

通過將兩個(gè)四通道模擬比較器與一個(gè)八進(jìn)制8位D/A轉(zhuǎn)換器（MX7228）相結(jié)合，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)報(bào)警和極限檢測(cè)功能，無(wú)需外部調(diào)整。MX7228的內(nèi)部鎖存器允許系統(tǒng)處理器獨(dú)立設(shè)置每個(gè)比較器的極限點(diǎn)，并隨時(shí)更新這些設(shè)置。這種組合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)輸入信號(hào)的監(jiān)控和報(bào)警功能，如文檔中的圖8所示的報(bào)警電路，可對(duì)八個(gè)獨(dú)立輸入進(jìn)行電平監(jiān)控。

七、總結(jié)

MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器具有出色的性能和靈活的應(yīng)用特性，但在新設(shè)計(jì)中需要謹(jǐn)慎考慮MAX900的可用性。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇型號(hào)、優(yōu)化電路布局、滿足輸入輸出要求，并正確使用電源和鎖存功能，以充分發(fā)揮這些比較器的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)可靠的電路設(shè)計(jì)。你在使用這類比較器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。