MAX987/MAX988/MAX991/ MAX992/MAX995/MAX996高速微功耗低電壓軌到軌I/O比較器

一、前言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器是一種常見且重要的器件。今天要給大家介紹的MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996系列比較器，具有高速、微功耗、低電壓以及軌到軌輸入輸出等優(yōu)秀特性，特別適合多種應(yīng)用場景，下面讓我們一起來深入了解一下。

文件下載：MAX987.pdf

二、產(chǎn)品概述

2.1 基本特性

• 該系列比較器有單通道（MAX987/MAX988）、雙通道（MAX991/MAX992）和四通道（MAX995/MAX996）之分。
• 工作電壓范圍寬，從+2.5V到+5.5V，既適用于3V系統(tǒng)，也適用于5V系統(tǒng)，還能使用±1.25V到±2.75V的雙電源供電。
• 每個(gè)比較器僅消耗48μA電流的情況下，就能實(shí)現(xiàn)120ns的傳播延遲，在功耗和速度之間達(dá)到了很好的平衡。
• 輸入偏置電流典型值為1.0pA，輸入失調(diào)電壓典型值為0.5mV，表現(xiàn)十分出色。內(nèi)部遲滯設(shè)計(jì)確保即使輸入信號(hào)變化緩慢，也能實(shí)現(xiàn)清晰干凈的輸出切換。

2.2 輸出階段特點(diǎn)

• MAX987/MAX991/MAX995采用推挽輸出級(jí)，既能吸收電流也能提供電流，內(nèi)部大輸出驅(qū)動(dòng)器允許在高達(dá)8mA的負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出擺幅。
• MAX988/MAX992/MAX996則是開漏輸出級(jí)，輸出電壓可以被拉高至VCC以上，最高可達(dá)VEE上方6V（最大值），非常適合用作電平轉(zhuǎn)換器和雙極性到單端轉(zhuǎn)換器。

2.3 封裝形式

• 單通道的MAX987/MAX988采用超小的5引腳SC70封裝。
• 雙通道的MAX991/MAX992采用超小型的μMAX?封裝，節(jié)省電路板空間。

三、產(chǎn)品選型

在設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以根據(jù)實(shí)際需要的通道數(shù)量以及輸出級(jí)類型來選擇合適的產(chǎn)品，大家在選型時(shí)有沒有遇到過因?yàn)橥ǖ罃?shù)或者輸出類型不合適而重新選器件的情況呢？

四、應(yīng)用場景

• 便攜式/電池供電系統(tǒng)：低功耗特性使其能有效延長電池續(xù)航時(shí)間。
• 移動(dòng)通訊：在移動(dòng)通訊設(shè)備中，其低功耗和高速性能有助于延長電池續(xù)航并保證信號(hào)處理速度。比如在手機(jī)信號(hào)檢測、射頻前端信號(hào)比較等方面都能發(fā)揮重要作用。
• 過零檢測器：像文檔中提到的將MAX987的反相輸入接地，同相輸入連接信號(hào)源，當(dāng)同相輸入信號(hào)過零時(shí)，比較器輸出狀態(tài)改變，從而實(shí)現(xiàn)過零檢測功能。
• 窗口比較器：可用于判斷輸入信號(hào)是否在設(shè)定的兩個(gè)閾值之間，在信號(hào)監(jiān)測和控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
• 電平轉(zhuǎn)換器：以MAX988為例，能將5V邏輯電平轉(zhuǎn)換為3V邏輯電平，也可實(shí)現(xiàn)3V到5V的邏輯電平轉(zhuǎn)換，在不同電平標(biāo)準(zhǔn)的電路之間起到橋梁作用。
• 閾值檢測器/鑒別器：用于檢測輸入信號(hào)是否達(dá)到設(shè)定的閾值，在傳感器信號(hào)處理、報(bào)警系統(tǒng)等方面有應(yīng)用。
• 接地/電源感應(yīng)：可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電源和接地的狀態(tài)，保障電路的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 紅外接收器：對紅外信號(hào)進(jìn)行比較和處理，提高紅外接收的準(zhǔn)確性和可靠性。
• 數(shù)字線路接收器：用于數(shù)字信號(hào)的接收和處理，確保信號(hào)的正確傳輸。

五、電氣特性

5.1 電源相關(guān)特性

• 電源電壓范圍2.5V - 5.5V，不同電壓和溫度條件下，每個(gè)比較器的電源電流有所不同。例如在VCC = 5V，TA = +25°C時(shí)，電源電流典型值為48μA；在TA = -40°C到 +85°C時(shí)，最大值為96μA。
• 電源抑制比（PSRR）在2.5V ≤ VCC ≤ 5.5V條件下，典型值為55 - 80dB，能有效抑制電源波動(dòng)對比較器性能的影響。

5.2 輸入特性

• 共模電壓范圍在TA = +25°C時(shí)，從VEE - 0.25V到VCC + 0.25V，輸入失調(diào)電壓在不同溫度和共模范圍內(nèi)有不同表現(xiàn)，典型值為±0.5mV，在TA = -40°C到 +85°C時(shí)，最大值為±7mV。
• 輸入遲滯典型值為±2.5mV，輸入偏置電流典型值為0.001 - 10nA，輸入失調(diào)電流典型值為0.5pA，輸入電容典型值為1.0pF，共模抑制比（CMRR）典型值為50 - 80dB。

5.3 輸出特性

• MAX988/MAX992/MAX996的輸出泄漏電流在VOUT = high時(shí)，典型值為1.0μA。
• 輸出短路電流在不同電源電壓下有所不同，例如在VCC = 5V時(shí)，典型值為95mA；在VCC = 2.7V時(shí)，典型值為35mA。
• 輸出電壓低（VOL）和輸出電壓高（VOH）在不同電源電壓和溫度條件下也有相應(yīng)的數(shù)值。

5.4 時(shí)間特性

• 輸出上升時(shí)間和下降時(shí)間在不同負(fù)載電容和電源電壓下有不同表現(xiàn)，例如在VCC = 5.0V，CL = 15pF時(shí)，上升時(shí)間和下降時(shí)間典型值均為15ns。
• 傳播延遲在不同過驅(qū)動(dòng)電壓和負(fù)載電容條件下有所變化，例如在CL = 15pF，VCC = 5V，100mV過驅(qū)動(dòng)時(shí)，典型值為120ns。
• 上電時(shí)間典型值為25μs。

大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有沒有特別關(guān)注過這些電氣特性對電路性能的影響呢？

六、典型工作特性

文檔中給出了多個(gè)典型工作特性曲線，如每個(gè)比較器的電源電流與溫度、輸出源電流、輸出轉(zhuǎn)換頻率的關(guān)系，輸出高電壓與輸出源電流的關(guān)系，輸出短路電流與溫度的關(guān)系，傳播延遲與電容負(fù)載、輸入過驅(qū)動(dòng)、溫度的關(guān)系等。這些曲線能幫助我們更直觀地了解比較器在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需求參考這些曲線來優(yōu)化電路。

七、引腳說明

不同型號(hào)的比較器引腳功能有所不同，但主要包括比較器輸出、正電源電壓、比較器同相輸入、比較器反相輸入、負(fù)電源電壓等引腳。對于多通道的比較器，還有多個(gè)比較器的輸入輸出引腳。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，必須準(zhǔn)確了解每個(gè)引腳的功能，才能正確連接電路。大家在焊接和連接引腳的時(shí)候，有沒有遇到過引腳定義混淆的情況呢？

八、詳細(xì)描述

8.1 輸入級(jí)電路

輸入共模范圍從 -0.25V到(VCC + 0.25V)，當(dāng)輸入電壓在電源軌之間時(shí)，輸入偏置電流較小。但當(dāng)輸入電壓超過電源軌時(shí)，由于內(nèi)部體二極管導(dǎo)通，偏置電流會(huì)指數(shù)級(jí)增加。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要注意輸入信號(hào)的范圍，避免超出比較器的承受能力。

8.2 輸出級(jí)電路

該系列比較器的輸出級(jí)能在高達(dá)8mA負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軌到軌操作，且輸出轉(zhuǎn)換時(shí)電源電流變化極小。從典型工作特性中的電源電流與輸出轉(zhuǎn)換頻率曲線可以看出，當(dāng)輸出切換頻率接近1MHz時(shí)，電源電流增加很小。這一特性減少了對電源濾波電容的需求，在高速電池供電應(yīng)用中能顯著延長電池壽命。

九、應(yīng)用信息

9.1 額外遲滯

• MAX987/MAX991/MAX995：本身有±2.5mV內(nèi)部遲滯，可通過三個(gè)電阻利用正反饋產(chǎn)生額外遲滯，但會(huì)減慢遲滯響應(yīng)時(shí)間。文檔中給出了計(jì)算電阻值的步驟，我們在實(shí)際應(yīng)用中可以按照這些步驟來設(shè)計(jì)電路。
• MAX988/MAX992/MAX996：同樣有±2.5mV內(nèi)部遲滯，開漏輸出需要外部上拉電阻，產(chǎn)生額外遲滯的公式與MAX987/MAX991/MAX995略有不同，設(shè)計(jì)時(shí)要注意區(qū)分。

9.2 電路布局和旁路

為了充分發(fā)揮比較器的高速性能，在電路布局時(shí)要采取一些預(yù)防措施：

• 使用具有完整、低電感接地平面的PCB，保證接地良好。
• 在VCC附近放置去耦電容（如0.1μF陶瓷電容），減少電源噪聲。
• 輸入和輸出引腳的引線長度要盡量短，避免產(chǎn)生不必要的寄生反饋。
• 直接將器件焊接到PCB上，而不是使用插座，減少接觸電阻和電感。

十、總結(jié)

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996系列比較器在功耗、速度、輸入輸出特性等方面都有出色的表現(xiàn)，適用于多種應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)使用時(shí)，我們要根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，同時(shí)關(guān)注電氣特性、引腳功能、電路布局等方面的要求，以確保電路的穩(wěn)定和高性能。大家在使用這類比較器的過程中，有沒有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)或者遇到過什么難題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。