高速、超低功耗單電源TTL比較器MAX907/MAX908/MAX909：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

一、引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，比較器是一種常見且關(guān)鍵的器件，廣泛應(yīng)用于各種需要進(jìn)行信號比較和處理的電路中。MAXIM公司推出的MAX907/MAX908/MAX909系列比較器，以其高速、超低功耗等特性，為工程師們提供了優(yōu)秀的解決方案。不過需要注意的是，MAX909由于采用的制造工藝已不再可用，不推薦用于新設(shè)計，但現(xiàn)有用戶仍可參考其數(shù)據(jù)手冊。下面我們就詳細(xì)了解一下這一系列比較器。

文件下載：MAX907.pdf

二、產(chǎn)品概述

2.1 基本特性

MAX907/MAX908/MAX909分別為雙、四、單通道的高速、超低功耗電壓比較器，主要用于由單 +5V 電源供電的系統(tǒng)，其中MAX909還支持 ±5V 雙電源供電。該系列比較器在 5mV 輸入過驅(qū)動的情況下，傳播延遲僅為 40ns，而每個比較器的功耗僅 3.5mW。其輸入共模范圍很寬，從地以下 200mV（MAX909 可低至負(fù)電源軌以下）到正電源軌 1.5V 以內(nèi)。

2.2 優(yōu)勢體現(xiàn)

由于它們是微功耗、高速比較器，且工作于單 +5V 電源，還內(nèi)置了遲滯功能，因此可以在廣泛的應(yīng)用中替代各種舊型號的比較器。其輸出為 TTL 兼容，無需外部上拉電路，所有輸入和輸出都可以連續(xù)短路到任一電源軌而不會損壞。內(nèi)置的遲滯功能確保即使在輸入信號緩慢變化時，也能實現(xiàn)干凈的輸出切換。

2.3 特殊功能

MAX909 具有互補輸出和輸出鎖存功能，還提供了一個單獨的電源引腳，可將模擬輸入范圍擴展到 -5V。

2.4 封裝形式

雙路的 MAX907 和單路的 MAX909 提供 8 引腳 DIP 和 SO 封裝，四路的 MAX908 提供 14 引腳 DIP 和 SO 封裝，非常適合需要高速、高精度和超低功耗的單 +5V 電源應(yīng)用。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 電池供電系統(tǒng)

其超低功耗的特性使得該系列比較器在電池供電系統(tǒng)中表現(xiàn)出色，能夠有效延長電池的使用壽命。

3.2 高速 A/D 轉(zhuǎn)換器

高速的傳播延遲可以滿足高速 A/D 轉(zhuǎn)換過程中對信號快速比較和處理的需求。

3.3 高速 V/F 轉(zhuǎn)換器

同樣，高速特性使得其在 V/F 轉(zhuǎn)換中能夠快速準(zhǔn)確地完成信號轉(zhuǎn)換。

3.4 線路接收器

可用于線路信號的接收和處理，確保信號的準(zhǔn)確識別。

3.5 閾值檢測器/鑒別器

能夠準(zhǔn)確檢測信號是否達(dá)到設(shè)定的閾值。

3.6 高速采樣電路

在高速采樣過程中，快速的響應(yīng)速度可以保證采樣的準(zhǔn)確性。

3.7 過零檢測器

用于檢測信號的過零時刻。

四、產(chǎn)品特性詳細(xì)解讀

4.1 傳播延遲

在 5mV 輸入過驅(qū)動下，傳播延遲僅 40ns，這一特性使得該系列比較器能夠在高速信號處理中快速響應(yīng)，減少信號處理的延遲時間。

4.2 電源電流

每個比較器的電源電流僅 700μA（3.5mW），體現(xiàn)了其超低功耗的優(yōu)勢，對于需要長時間工作且對功耗敏感的應(yīng)用非常友好。

4.3 電源電壓范圍

單 4.5V 至 5.5V 電源供電（MAX909 還支持 ±5V），寬電源電壓范圍增加了其應(yīng)用的靈活性。

4.4 輸入范圍

輸入范圍包含地（MAX909 可低至 -5V），這使得它可以處理更廣泛的輸入信號。

4.5 失調(diào)電壓

低至 500μV 的失調(diào)電壓，保證了比較器的高精度。

4.6 遲滯功能

內(nèi)置遲滯功能提供干凈的切換，避免了因輸入信號的微小波動而導(dǎo)致的輸出不穩(wěn)定。

4.7 輸出兼容性

TTL 兼容輸出（MAX909 為互補輸出），方便與其他 TTL 電路進(jìn)行連接和集成。

4.8 保護功能

輸入和輸出具有短路保護功能，提高了器件的可靠性。

4.9 鎖存功能（僅 MAX909）

內(nèi)部鎖存功能可以存儲比較結(jié)果，方便后續(xù)的信號處理和控制。

五、絕對最大額定值與電氣特性

5.1 絕對最大額定值

• 正電源電壓（V+ 到 GND）：+6V
• 負(fù)電源電壓（V- 到 GND，僅 MAX909）：-7V
• 差分輸入電壓：MAX907/MAX908 為 -0.3V 至 (V+ + 0.3V)，MAX909 為 (V- - 0.3V) 至 (V+ + 0.3V)
• 共模輸入電壓：MAX907/MAX908 為 -0.3V 至 (V+ + 0.3V)，MAX909 為 (V- - 0.3V) 至 (V+ + 0.3V)
• 鎖存輸入電壓（僅 MAX909）：-0.3V 至 (V+ + 0.3V)
• 輸入/輸出短路到 V+ 或 GND 的持續(xù)時間：連續(xù)

5.2 電氣特性

在不同的溫度和電源電壓條件下，該系列比較器的各項電氣參數(shù)都有明確的規(guī)定，如正、負(fù)跳變點、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入電壓范圍、共模抑制比、電源抑制比、輸出高/低電壓、正/負(fù)電源電流、功耗、輸出上升/下降時間等。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)。

例如，輸入失調(diào)電壓較小，能保證比較器在處理微弱信號時的準(zhǔn)確性；而電源抑制比和共模抑制比的大小，則會影響比較器在電源波動和共模干擾環(huán)境下的性能。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景，合理選擇滿足要求的器件參數(shù)。

六、典型工作特性曲線

文檔中給出了一系列典型工作特性曲線，包括傳播延遲與輸入過驅(qū)動、源阻抗、容性負(fù)載、溫度的關(guān)系，輸出低/高電壓與灌/拉電流的關(guān)系，總正電源電流與正電源電壓的關(guān)系等。這些曲線直觀地展示了該系列比較器在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，為工程師在實際應(yīng)用中進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和性能優(yōu)化提供了重要的參考。

七、引腳描述與詳細(xì)說明

7.1 引腳功能

詳細(xì)介紹了 MAX907/MAX908/MAX909 各引腳的名稱和功能，包括比較器的輸入、輸出引腳，電源引腳，以及 MAX909 特有的負(fù)電源引腳、鎖存使能引腳等。了解這些引腳的功能是正確使用該系列比較器的基礎(chǔ)。

7.2 遲滯與鎖存功能原理

MAX907/MAX908/MAX909 通過內(nèi)置遲滯功能，有效避免了高速比較器在輸入信號接近閾值時的振蕩問題。當(dāng)兩個比較器輸入電壓相等時，遲滯作用使一個輸入電壓快速越過另一個，從而使輸入脫離振蕩區(qū)域。而 MAX909 的鎖存功能則允許存儲比較結(jié)果，當(dāng)鎖存使能端（LE）為低電平時，鎖存器透明，比較器正常工作；當(dāng) LE 為高電平時，比較器輸出狀態(tài)被存儲。

八、應(yīng)用信息與設(shè)計要點

8.1 電路布局

由于 MAX907/MAX908/MAX909 具有高增益帶寬，為了充分發(fā)揮其高速性能，在電路布局時需要采取特殊的預(yù)防措施。必須使用具有良好低電感接地平面的印刷電路板，將去耦電容（如 0.1μF 陶瓷電容）盡可能靠近 V+ 放置，并注意其帶寬和引腳長度。同時，輸入和輸出引腳的引線長度要短，以避免比較器周圍出現(xiàn)不必要的寄生反饋。建議將器件直接焊接到印刷電路板上，而不是使用插座。

8.2 輸入過驅(qū)動問題

該系列比較器的輸入可以在一定條件下超過絕對最大額定值，但要將流入器件的電流限制在 25mA。不過，輸入過驅(qū)動可能會導(dǎo)致輸出反轉(zhuǎn)，可通過添加外部二極管將輸入電壓限制在地以下 200mV 至 300mV，從而防止輸出反轉(zhuǎn)。

8.3 實際應(yīng)用案例

以電池供電的紅外數(shù)據(jù)鏈路為例，MAX403 將光電二極管電流轉(zhuǎn)換為電壓，MAX907 用于判斷放大器輸出是否足夠高以表示“1”。該電路的電流消耗極小，MAX403 和 MAX907 分別僅需約 250μA 和 700μA。

九、總結(jié)

MAX907/MAX908/MAX909 系列比較器以其高速、超低功耗、寬輸入范圍、內(nèi)置遲滯和鎖存功能等特性，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。盡管 MAX909 不推薦用于新設(shè)計，但 MAX907 和 MAX908 仍然是工程師在高速、低功耗比較器應(yīng)用中的不錯選擇。在實際設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮其電氣特性、引腳功能、電路布局和輸入過驅(qū)動等問題，以確保電路的性能和可靠性。同時，結(jié)合具體的應(yīng)用場景，合理選擇和使用該系列比較器，能夠為電子系統(tǒng)的設(shè)計帶來更好的效果。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似比較器的其他問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。