MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996：高速微功耗低電壓軌到軌 I/O 比較器的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器是不可或缺的基礎(chǔ)元件，它在眾多電路中扮演著關(guān)鍵角色。今天，我們要深入探討的是 Maxim Integrated 推出的 MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 系列高速微功耗低電壓軌到軌 I/O 比較器，看看它們究竟有哪些獨(dú)特之處。

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產(chǎn)品概述

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 是一系列單/雙/四通道的微功耗比較器，具有低電壓工作特性和軌到軌的輸入輸出能力。其工作電壓范圍為 +2.5V 至 +5.5V，既適用于 3V 系統(tǒng)，也能在 5V 系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行，還可使用 ±1.25V 至 ±2.75V 的雙電源供電。每個(gè)比較器僅消耗 48μA 的電流，卻能實(shí)現(xiàn) 120ns 的傳播延遲，這種低功耗與高速性能的結(jié)合在同類產(chǎn)品中表現(xiàn)出色。

產(chǎn)品選型

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?cè)撊绾胃鶕?jù)需求選擇合適的型號(hào)呢？這就需要綜合考慮電路的具體要求，比如是否需要電平轉(zhuǎn)換、負(fù)載電流大小等因素。

關(guān)鍵特性

低功耗與高速性能

該系列比較器的一大亮點(diǎn)就是其低功耗和高速性能。僅 48μA 的靜態(tài)供電電流，在電池供電的應(yīng)用中能夠顯著延長(zhǎng)電池使用壽命。而 120ns 的傳播延遲則保證了在高速信號(hào)處理中的快速響應(yīng)能力，讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)高速電路時(shí)無需擔(dān)心信號(hào)延遲帶來的問題。

寬工作電壓范圍

+2.5V 至 +5.5V 的單電源工作范圍，以及 ±1.25V 至 ±2.75V 的雙電源工作能力，使得這些比較器具有很強(qiáng)的通用性。無論是 3V 還是 5V 的系統(tǒng)，都能輕松適配，為不同的設(shè)計(jì)需求提供了極大的便利。

軌到軌輸入輸出

輸入共模電壓范圍能夠擴(kuò)展至超出電源軌 250mV，這意味著比較器可以處理接近或超出電源電壓范圍的輸入信號(hào)，增強(qiáng)了其在復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下的適應(yīng)性。輸出方面，推挽式輸出級(jí)能夠吸收和提供 8mA 的電流，開漏式輸出電壓則可擴(kuò)展至超出 VCC，滿足不同負(fù)載和電平轉(zhuǎn)換的需求。

獨(dú)特的輸出級(jí)設(shè)計(jì)

輸出級(jí)的獨(dú)特設(shè)計(jì)是該系列比較器的另一大優(yōu)勢(shì)。在輸出切換時(shí)，它能夠有效限制電源電流浪涌，幾乎消除了許多其他比較器常見的電源毛刺。這一特性不僅減少了對(duì)電源濾波電容的需求，還能提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其在高速電池供電應(yīng)用中，能夠大幅延長(zhǎng)電池壽命。

電氣特性

電源相關(guān)特性

電源電壓范圍為 +2.5V 至 +5.5V，不同電源電壓和溫度條件下，每個(gè)比較器的供電電流有所不同。例如，在 (V{CC}=5V)、(T{A}= +25°C) 時(shí)，供電電流典型值為 48μA；而在 (T{A}= -40°C) 至 +85°C 范圍內(nèi)，最大電流為 96μA。電源抑制比（PSRR）在 2.5V ≤ (V{CC}) ≤ 5.5V 時(shí)，典型值為 55dB 至 80dB，這表明該比較器對(duì)電源電壓波動(dòng)具有較好的抑制能力。

輸入特性

輸入偏置電流典型值為 1.0pA，輸入失調(diào)電壓在 (T{A}= +25°C) 時(shí)典型值為 ±0.5mV，在 (T{A}= -40°C) 至 +85°C 全共模范圍內(nèi)最大為 ±7mV。輸入遲滯為 ±2.5mV，能夠確保即使在緩慢變化的輸入信號(hào)下，輸出也能實(shí)現(xiàn)清晰的切換。

輸出特性

推挽式輸出級(jí)（MAX987/MAX991/MAX995）在 (V{CC}=5V)、(I{SOURCE}=8mA) 時(shí)，輸出高電平典型值為 4.6V 至 4.85V；開漏式輸出級(jí)（MAX988/MAX992/MAX996）的輸出漏電流在 (V{OUT}=high) 時(shí)最大為 1.0μA。輸出短路電流在源極或漏極、(V{OUT}=V{EE}) 或 (V{CC}) 時(shí)，(V{CC}=5V) 時(shí)最大為 95mA，(V{CC}=2.7V) 時(shí)最大為 35mA。

典型應(yīng)用

便攜式/電池供電系統(tǒng)

由于其低功耗特性，這些比較器非常適合用于便攜式設(shè)備和電池供電系統(tǒng)中。在這類應(yīng)用中，延長(zhǎng)電池壽命是關(guān)鍵，而該系列比較器的低靜態(tài)電流和輸出切換時(shí)的低電流變化，能夠有效減少電池的能耗，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。

移動(dòng)通信

在移動(dòng)通信領(lǐng)域，高速信號(hào)處理和低功耗是重要的需求。該系列比較器的高速傳播延遲和寬工作電壓范圍，能夠滿足移動(dòng)通信設(shè)備中對(duì)信號(hào)快速處理和不同電源電壓的要求，確保信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸和處理。

零交叉檢測(cè)

在零交叉檢測(cè)電路中，比較器需要快速準(zhǔn)確地檢測(cè)輸入信號(hào)的過零點(diǎn)。MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 的高速性能和低失調(diào)電壓，使得它們能夠精確地檢測(cè)到信號(hào)的零交叉點(diǎn)，為后續(xù)的信號(hào)處理提供準(zhǔn)確的觸發(fā)信號(hào)。

電平轉(zhuǎn)換

開漏式輸出的型號(hào)（MAX988/MAX992/MAX996）可用于電平轉(zhuǎn)換電路。通過將上拉電阻連接到不同的電源電壓，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同電平之間的轉(zhuǎn)換，滿足不同電路之間的接口需求。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

額外遲滯設(shè)置

對(duì)于 MAX987/MAX991/MAX995 和 MAX988/MAX992/MAX996 型號(hào)，可通過外部電阻設(shè)置額外的遲滯。在設(shè)置時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的電阻值，并按照相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。例如，對(duì)于 MAX987/MAX991/MAX995，選擇 (V{REF}=1.2V)、(V{CC}=5V)、(V{HB}=50mV)、(V{THR}=3V) 時(shí)，可計(jì)算出 (R3 = 1.2MΩ)、(R1 = 12kΩ)、(R2 = 8.2kΩ)。

電路布局和去耦

為了充分發(fā)揮這些比較器的高速性能，在電路布局時(shí)需要采取一些預(yù)防措施。使用具有完整、低電感接地平面的 PCB，將去耦電容（如 0.1μF 陶瓷電容）盡可能靠近 (V_{CC}) 放置，保持輸入和輸出引腳的引線長(zhǎng)度短，避免不必要的寄生反饋。此外，建議將器件直接焊接到 PCB 上，而不是使用插座。

總結(jié)

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 系列比較器以其低功耗、高速、寬工作電壓范圍和軌到軌輸入輸出等特性，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。無論是便攜式設(shè)備、移動(dòng)通信，還是信號(hào)檢測(cè)和電平轉(zhuǎn)換等電路設(shè)計(jì)，它們都能提供可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇型號(hào)，并注意電路布局和參數(shù)設(shè)置，以充分發(fā)揮這些比較器的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用這些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。