MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053：微功耗單電源比較器與精密基準(zhǔn)IC的設(shè)計(jì)指南

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，選擇合適的比較器和基準(zhǔn)電壓源IC至關(guān)重要。今天，我們來詳細(xì)探討MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053這一系列微功耗、單電源、UCSP/SOT23比較器與精密基準(zhǔn)IC，看看它們在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來哪些優(yōu)勢。

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1. 絕對最大額定值

這部分內(nèi)容為我們使用該系列IC提供了安全邊界。

1.1 封裝與功耗

不同的封裝形式對應(yīng)著不同的功耗和降額參數(shù)。例如，8 - Pin SO封裝在 + 70°C 以上以 5.88mW/°C 降額，最大功耗為 471mW；8 - Pin μMAX?封裝在 + 70°C 以上以 4.1mW/°C 降額，最大功耗為 330mW 等。這就需要我們在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際的散熱條件和功耗需求來選擇合適的封裝。

1.2 溫度范圍

不同型號的IC有著不同的工作、存儲和焊接溫度范圍。像MAX9039 - 43、MAX9051 - 53的工作溫度范圍是 - 40°C 到 + 85°C，而MAX9038、MAX9050則能在 - 40°C 到 + 125°C 工作。了解這些溫度范圍，有助于我們在不同的環(huán)境條件下正確使用這些IC。

2. 電氣特性

2.1 A 級（0.4% 初始精度）

在輸出電壓方面，不同的電源電壓和負(fù)載電流會導(dǎo)致輸出電壓的變化。例如，VCC = 5V，ISOURCE = 8mA 時(shí)，輸出電壓高 VOH 為 4.45 - 4.85V；VCC = 2.7V，ISOURCE = 3.5mA 時(shí)，VOH 為 2.3 - 2.55V。輸出上升/下降時(shí)間、輸出傳播延遲等參數(shù)也會受到負(fù)載電容和過驅(qū)動(dòng)電壓的影響。對于電壓基準(zhǔn)部分，不同型號的輸出電壓和溫度系數(shù)也有所不同。如MAX9040 - MAX9043在TA = + 25°C 時(shí)，輸出電壓為 2.040 - 2.056V，輸出電壓溫度系數(shù)在不同封裝下有所差異。

2.2 B 級（1% 初始精度）

同樣關(guān)注輸出電壓、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流等參數(shù)。輸入失調(diào)電壓在整個(gè)共模范圍內(nèi)為 ± 1 - ± 9.0mV，輸入偏置電流在指定的共模范圍內(nèi)為 ± 0.001 - ± 25.0nA。這些參數(shù)會影響到比較器的精度和性能，在設(shè)計(jì)高精度電路時(shí)需要特別注意。

3. 典型工作特性

通過一系列的圖表，我們可以直觀地看到該系列IC在不同條件下的性能表現(xiàn)。

3.1 電源電流與開關(guān)頻率關(guān)系

從MAX9038的電源電流與開關(guān)頻率關(guān)系圖中可以看出，隨著開關(guān)頻率的增加，電源電流的增加非常小，即使在接近 1MHz 的開關(guān)頻率下，電源電流的增加也很有限。這一特性使得該系列IC在高速應(yīng)用中能夠有效降低功耗，延長電池壽命。

3.2 輸出電壓與電流關(guān)系

輸出低電壓與輸出灌電流、輸出高電壓與輸出拉電流的關(guān)系圖，展示了在不同電源電壓下，輸出電壓隨電流的變化情況。這有助于我們在設(shè)計(jì)負(fù)載時(shí)，合理選擇輸出電流，確保輸出電壓在合適的范圍內(nèi)。

4. 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 比較器輸入級電路

輸入共模范圍從 (VEE - 0.25V) 到 (VCC + 0.25V)，這使得比較器能夠在較寬的電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)輸入電壓在電源軌之間時(shí)，輸入偏置電流通常為 1.0pA。同時(shí)，內(nèi)部的體二極管可以保護(hù)輸入免受過電壓的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要考慮輸入電壓是否會超出電源軌，以防止偏置電流的指數(shù)級增加。

4.2 比較器輸出級電路

該系列比較器的輸出級能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌操作，最大負(fù)載電流可達(dá) 8mA。在輸出轉(zhuǎn)換過程中，電源電流的變化極小，這大大減少了對電源濾波電容的需求，降低了開關(guān)電流產(chǎn)生的干擾。對于MAX9038這種開漏輸出比較器，在需要進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中非常有用。

5. 應(yīng)用信息

5.1 額外遲滯

這些比較器本身具有 ± 3mV 的內(nèi)部遲滯，通過正反饋和兩個(gè)電阻可以產(chǎn)生額外的遲滯。通過計(jì)算，可以得到不同的閾值電壓和遲滯帶寬。例如，在 VCC = 5V 和 VREF = 2.5V 的情況下，選擇合適的電阻值可以實(shí)現(xiàn)特定的遲滯效果。

5.2 電路板布局和旁路

一般情況下不需要電源旁路電容，但在電源阻抗高、電源線長或電源線上有過多噪聲的情況下，建議使用 100nF 的旁路電容。同時(shí)，盡量縮短信號走線長度，以減少雜散電容的影響。

5.3 基準(zhǔn)輸出/負(fù)載電容

MAX9038/MAX9039/MAX904/MAX905 在頻率穩(wěn)定方面不需要在 REF 上使用輸出電容，它們能夠穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)高達(dá) 4.7nF 的電容負(fù)載。但在負(fù)載或電源有階躍變化的應(yīng)用中，添加輸出電容可以減少過沖或下沖，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)。

5.4 數(shù)據(jù)恢復(fù)偏置

在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)嵌入在帶寬和幅度受限的模擬路徑中的情況下，通過將輸入信號與其時(shí)間平均版本進(jìn)行比較，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。選擇合適的 R1 和 C1 值，確保滿足特定的條件，能夠有效消除數(shù)字輸出信號中的相位失真。

6. 選型指南

不同的型號在比較器數(shù)量、參考電壓和輸入連接方式上有所不同。例如，MAX9038 有 1 個(gè)比較器，參考電壓為 1.230V，反相輸入未連接；MAX9042 有 2 個(gè)比較器，參考電壓為 2.048V，反相輸入連接方式為 REF/Uncommitted。我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的型號。

7. 總結(jié)

MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053系列IC以其微功耗、單電源、寬共模范圍、低開關(guān)電流變化等特點(diǎn)，在眾多電子設(shè)計(jì)中具有廣闊的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮絕對最大額定值、電氣特性、典型工作特性等因素，合理選擇型號和封裝，優(yōu)化電路板布局，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和可靠性。大家在使用這些IC的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。