探索MAX976/MAX978/MAX998高速低功耗比較器的奧秘

在電子設(shè)計領(lǐng)域，比較器是一種常用且關(guān)鍵的器件，它能對兩個輸入信號進行比較并輸出相應(yīng)的邏輯電平。今天，我們就來深入了解Maxim Integrated推出的MAX976/MAX978/MAX998系列單/雙/四通道、SOT23封裝、單電源、高速低功耗比較器。

文件下載：MAX998.pdf

一、器件概述

MAX976/MAX978/MAX998專為+3V/+5V單電源應(yīng)用進行了優(yōu)化。每個比較器在僅消耗225μA電源電流的情況下，就能實現(xiàn)20ns的傳播延遲。其中，MAX998還具備低功耗關(guān)斷模式，在此模式下輸出呈高阻態(tài)，電源電流可降至1nA。

這些比較器的輸入共模電壓范圍可延伸至地電位以下200mV，輸出能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌操作，無需外部上拉電路，非常適合與CMOS/TTL邏輯接口。而且，所有輸入和輸出都能承受任一電源軌的連續(xù)短路故障情況，內(nèi)部遲滯確保了即使輸入信號緩慢變化，輸出也能干凈利落地切換。

在封裝方面，單通道的MAX998采用6引腳SOT23封裝，雙通道的MAX976采用8引腳μMAX?封裝，四通道的MAX978采用16引腳QSOP封裝，滿足了不同空間需求的應(yīng)用場景。

二、主要特性

（一）電源相關(guān)特性

1. 寬電源電壓范圍：支持2.7V至5.5V的單電源供電，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
2. 低電源電流：每個比較器在典型情況下僅消耗225μA電源電流，MAX998關(guān)斷模式下電源電流低至1nA，有助于降低系統(tǒng)功耗。
3. 高電源抑制比：在2.7V至5.5V的電源電壓范圍內(nèi)，電源抑制比可達(dá)63dB至100dB，能有效抑制電源波動對比較器性能的影響。

（二）輸入輸出特性

1. 寬共模電壓范圍：輸入共模電壓范圍為 -0.2V至(VCC - 1.2V)，允許輸入信號在較寬范圍內(nèi)變化。
2. 軌到軌輸出：輸出能夠在電源軌之間擺動，無需外部上拉電阻，方便與其他邏輯電路接口。
3. 內(nèi)部遲滯：內(nèi)部遲滯確保了比較器在輸入信號緩慢變化時，輸出不會出現(xiàn)抖動，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）速度特性

傳播延遲僅20ns，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，適用于對速度要求較高的應(yīng)用場景。

（四）封裝特性

提供多種封裝形式，包括SOT23、μMAX和QSOP，滿足不同空間需求的設(shè)計。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）電池供電系統(tǒng)

低功耗特性使得這些比較器非常適合電池供電的設(shè)備，能夠延長電池的使用壽命。

（二）閾值檢測/鑒別器

可用于檢測輸入信號是否超過或低于某個閾值，實現(xiàn)信號的鑒別和處理。

（三）3V系統(tǒng)

支持2.7V至5.5V的電源電壓范圍，能夠很好地適配3V系統(tǒng)。

（四）紅外接收器

在紅外接收電路中，可用于對紅外信號進行比較和處理。

（五）數(shù)字線路接收器

用于數(shù)字線路信號的接收和處理，確保信號的準(zhǔn)確傳輸。

四、典型工作電路與電氣特性

（一）典型工作電路

文檔中給出了MAX998的典型工作電路示例，包括電源濾波電容、輸入電阻等元件的連接方式。在實際設(shè)計中，我們可以參考這個電路來搭建自己的應(yīng)用電路。

（二）電氣特性

文檔詳細(xì)列出了該系列比較器的各項電氣特性參數(shù)，如電源電壓范圍、電源電流、關(guān)斷電源電流、電源抑制比、共模電壓范圍、共模抑制比、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流等。這些參數(shù)是我們在設(shè)計中選擇和使用比較器的重要依據(jù)。例如，在選擇電源電壓時，我們需要根據(jù)系統(tǒng)的電源情況，確保電源電壓在2.7V至5.5V的范圍內(nèi)；在考慮功耗時，要關(guān)注每個比較器的電源電流和關(guān)斷電源電流等參數(shù)。

五、設(shè)計注意事項

（一）電路布局和去耦

由于MAX976/MAX978/MAX998具有較高的增益帶寬，因此需要精心進行電路板布局。以下是一些建議：

1. 使用具有完整、低電感接地平面的印刷電路板，推薦使用表面貼裝元件。
2. 在VCC和地之間盡可能靠近引腳處放置一個去耦電容（如0.1μF陶瓷電容）。
3. 保持輸入和輸出引腳的引線長度短，以避免比較器周圍出現(xiàn)不必要的寄生反饋。
4. 直接將器件焊接到印刷電路板上，而不是使用插座。
5. 盡量減小輸入阻抗。
6. 對于緩慢變化的輸入信號，可在輸入兩端跨接一個小電容（約1000pF）以提高穩(wěn)定性。

（二）關(guān)斷模式使用

MAX998的關(guān)斷模式通過將SHDN引腳拉低來激活。在使用時，不要讓SHDN引腳懸空或進行三態(tài)操作，否則可能會導(dǎo)致邏輯電平不確定，影響比較器的正常工作。同時，SHDN引腳的最大輸入電壓為6V（相對于地），不受VCC限制，這使得在VCC為較低電壓（如3V）時，可以使用5V邏輯來驅(qū)動SHDN引腳。

（三）額外遲滯的產(chǎn)生

如果需要額外的遲滯，可以使用三個電阻通過正反饋來實現(xiàn)。但這種方法會減慢遲滯響應(yīng)時間，在設(shè)計時需要權(quán)衡利弊。

六、應(yīng)用案例

（一）紅外接收器

文檔中的典型工作電路展示了如何將MAX998用作紅外接收器。紅外光電二極管根據(jù)紅外光的強度產(chǎn)生相應(yīng)的電流，該電流在RD上產(chǎn)生電壓。當(dāng)這個電壓超過由分壓器施加到反相輸入端的電壓時，輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換。

（二）窗口比較器

MAX976適合用于制作窗口檢測器（欠壓/過壓檢測器）。通過選擇合適的參考電壓和電阻值，可以設(shè)置不同的欠壓和過壓閾值。例如，使用MAX6120參考和特定的電阻值，可以實現(xiàn)2.0V的欠壓閾值和2.5V的過壓閾值檢測。

七、總結(jié)

MAX976/MAX978/MAX998系列比較器以其高速、低功耗、寬共模電壓范圍、軌到軌輸出等特性，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢。在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇器件和參數(shù)，并注意電路布局和使用方法，以充分發(fā)揮這些比較器的性能。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。