高速利器：ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582電壓比較器深度剖析

在高速電子設(shè)計領(lǐng)域，電壓比較器是不可或缺的關(guān)鍵組件，它能快速準(zhǔn)確地對輸入信號進(jìn)行比較和判斷。今天，我們要深入探討的是Analog Devices公司推出的ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582這三款超高速電壓比較器，它們在性能上有著卓越的表現(xiàn)，能滿足眾多高速應(yīng)用的需求。

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產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

高性能參數(shù)

這三款比較器的性能參數(shù)非常亮眼。它們擁有180 ps的傳播延遲和100 ps的最小脈沖寬度，能夠?qū)崿F(xiàn)10 Gbps的高速操作，同時隨機(jī)抖動（RJ）僅為200 fs，確定性抖動（DJ）也控制在較低水平，如在特定條件下DJ可達(dá)10 ps。此外，它們的過驅(qū)動和壓擺率色散通常小于15 ps，等效輸入上升時間帶寬高達(dá)8 GHz，這些特性使得它們在高速信號處理中表現(xiàn)出色。

寬輸入范圍與片上終端

采用±5 V電源供電，可實(shí)現(xiàn) -2 V至 +3 V的寬輸入范圍，并且輸入引腳配備了50 Ω的片上終端電阻，還可根據(jù)需要選擇將其斷開，以滿足高阻抗輸入的應(yīng)用需求。這種設(shè)計增強(qiáng)了比較器的靈活性和適應(yīng)性。

可編程遲滯與差分鎖存控制

具備電阻可編程遲滯功能，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景調(diào)整遲滯大小，提高比較器在噪聲環(huán)境下的穩(wěn)定性。同時，差分鎖存控制功能允許用戶對輸出進(jìn)行鎖存，方便在特定時刻獲取輸入信號的狀態(tài)。

高電源抑制比

電源抑制比大于70 dB，這意味著它們能夠有效抑制電源波動對比較器性能的影響，保證在不同電源條件下都能穩(wěn)定工作。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

由于其卓越的性能，ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，在自動測試設(shè)備（ATE）中，它們能夠快速準(zhǔn)確地對信號進(jìn)行比較和判斷，提高測試效率和精度；在高速儀器儀表中，可用于信號的閾值檢測和峰值檢測；在脈沖光譜學(xué)、醫(yī)學(xué)成像和診斷等領(lǐng)域，它們的高速和低抖動特性有助于獲取更準(zhǔn)確的信號信息；在高速線路接收器和時鐘及數(shù)據(jù)信號恢復(fù)電路中，也能發(fā)揮重要作用。

輸出級特點(diǎn)

這三款比較器分別采用了不同的輸出驅(qū)動類型。ADCMP580采用CML輸出驅(qū)動，其輸出級設(shè)計可直接將400 mV驅(qū)動到接地的50 Ω傳輸線上；ADCMP581采用降低擺幅的ECL（負(fù)ECL）輸出驅(qū)動，輸出級可直接將400 mV驅(qū)動到接地為 -2 V的50 Ω傳輸線上；ADCMP582采用降低擺幅的PECL（正ECL）輸出驅(qū)動，輸出級可直接將400 mV驅(qū)動到接地為VCCO - 2 V的50 Ω傳輸線上。不同的輸出驅(qū)動類型適用于不同的應(yīng)用場景，用戶可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

設(shè)計與布局要點(diǎn)

電源布局與旁路

為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，在設(shè)計電路板時，應(yīng)使用低阻抗的電源平面，特別是負(fù)電源（VEE）、輸出電源平面（Vcco）和接地平面（GND）。建議采用多層板設(shè)計，并為開關(guān)電流提供最低電感的返回路徑。同時，要對輸入和輸出電源進(jìn)行充分的旁路處理，在每個電源引腳附近放置1 μF的電解旁路電容，并在VEE、VCCI和Vcco電源引腳附近盡可能靠近地放置多個0.1 μF的高質(zhì)量旁路電容，通過冗余過孔連接到接地平面。

傳輸線終端

為了確保指定的傳播延遲色散性能，需要使用適當(dāng)?shù)膫鬏斁€終端。ADCMP580系列比較器的輸出設(shè)計為直接驅(qū)動400 mV到50 Ω的電纜或微帶/帶狀線傳輸線上，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕K端匹配。對于ADCMP581和ADCMP582，其輸出需要分別終止到 -2 V（ECL輸出）和VCCO - 2 V（PECL輸出）。

輸入匹配

在50 Ω環(huán)境的應(yīng)用中，輸入和輸出匹配對數(shù)據(jù)相關(guān)（或確定性）抖動（DJ）和脈沖寬度色散性能有顯著影響。ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582系列比較器為VP和VN輸入提供了內(nèi)部50 Ω終端電阻，用戶可根據(jù)需要選擇是否連接VTP和VTN引腳。如果不需要50 Ω終端，可將相應(yīng)的終端引腳斷開，但要確保其處于浮空狀態(tài)，不連接外部下拉電阻或旁路電容。

遲滯與抖動優(yōu)化

可編程遲滯

在噪聲環(huán)境或差分輸入非常小或緩慢變化的情況下，為比較器添加遲滯是很有必要的。ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582系列比較器提供了可編程遲滯功能，通過將外部下拉電阻從HYS引腳連接到VEE，可應(yīng)用可變的遲滯量。這種方法能夠顯著提高所需遲滯的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且不需要在HYS引腳上使用外部旁路電容。

最小輸入壓擺率要求

為了確保比較器在輸入信號越過閾值時不發(fā)生振蕩，需要滿足最小壓擺率要求。ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582系列比較器的最小壓擺率為50 V/μs。提高輸入信號的壓擺率和/或減少輸入處電阻的帶寬可以大大降低抖動。

總結(jié)

ADCMP580/ADCMP581/ADCMP582這三款超高速電壓比較器憑借其卓越的性能、靈活的設(shè)計和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，成為高速電子設(shè)計中的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇輸出類型、進(jìn)行正確的布局和匹配，并優(yōu)化遲滯和抖動性能，以充分發(fā)揮這些比較器的優(yōu)勢。你在使用類似比較器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。