高速比較器 ADCMP572/ADCMP573：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在高速電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器的性能對整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)處理速度起著至關(guān)重要的作用。今天我們要深入探討的是 Analog Devices 公司的兩款超高速比較器——ADCMP572 和 ADCMP573，它們基于該公司專有的 XFCB3 硅鍺（SiGe）雙極工藝制造，具備一系列出色的特性。

文件下載：ADCMP572.pdf

一、產(chǎn)品特性

1. 電氣性能優(yōu)越

• 傳播延遲極短，僅 150 ps，最小脈沖寬度為 80 ps，隨機(jī)抖動(dòng)低至 200 fs rms（RJ），能夠滿足 10 Gbps 的高速數(shù)據(jù)處理需求。
• 過驅(qū)動(dòng)和壓擺率色散通常小于 15 ps，在不同輸入條件下能保持穩(wěn)定的性能。
• 等效輸入帶寬高達(dá) 8 GHz，可處理高頻信號。
• 最高-toggle 速率可達(dá) 12.5 Gbps，能實(shí)現(xiàn)高速信號的快速切換。
• 確定性抖動(dòng)（DJ）低至 10 ps，確保信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2. 電源靈活性高

支持單 3.3 V 正電源，輸入信號范圍為?0.2 V 至 +1.2 V；也可采用分離的輸入/輸出電源，以支持更寬的?0.2 V 至 +3.2 V 輸入信號范圍和獨(dú)立的輸出電平范圍。

3. 輸入保護(hù)與可編程特性

• 兩個(gè)輸入引腳均配備 50 Ω 片上終端電阻，可根據(jù)需要選擇是否連接，以適應(yīng)高阻抗輸入的應(yīng)用場景。
• 輸入具有強(qiáng)大的保護(hù)功能，即使輸入信號超出有效范圍，輸出也不會(huì)發(fā)生相位反轉(zhuǎn)。
• 具備電阻可編程遲滯功能，可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整遲滯大小。
• 支持差分鎖存控制，方便實(shí)現(xiàn)信號的鎖存和處理。

4. 溫度范圍廣

可在?40°C 至 +125°C 的擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍內(nèi)正常工作，適用于各種惡劣環(huán)境。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 信號處理與恢復(fù)

用于時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號的恢復(fù)和電平轉(zhuǎn)換，確保信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）中，對于高速信號的精確測試和處理至關(guān)重要。

2. 高速儀器儀表

在高速儀器儀表中，能夠快速準(zhǔn)確地比較信號，實(shí)現(xiàn)高精度的測量和控制。

3. 光譜分析與醫(yī)療領(lǐng)域

在脈沖光譜學(xué)中，可用于快速檢測和分析脈沖信號；在醫(yī)療成像和診斷設(shè)備中，有助于提高圖像的清晰度和診斷的準(zhǔn)確性。

4. 高速通信與觸發(fā)

作為高速線路接收器，可有效接收和處理高速數(shù)據(jù)信號；在閾值檢測、峰值和過零檢測以及高速觸發(fā)電路中也有廣泛應(yīng)用。

三、功能框圖與輸出級設(shè)計(jì)

1. 功能框圖

ADCMP572 和 ADCMP573 的功能框圖展示了其主要引腳和信號流向。主要引腳包括輸入引腳（VP、VN）、輸出引腳（Q、Q）、鎖存使能引腳（LE、LE）以及遲滯控制引腳（HYS）等。

2. 輸出級設(shè)計(jì)

• CML 輸出級：ADCMP572 的 CML 輸出級可直接將 400 mV 驅(qū)動(dòng)到 50 Ω 傳輸線中，傳輸線終端電壓范圍為 3.3 V 至 5.2 V，適用于高速信號傳輸。
• RSPECL 輸出級：ADCMP573 的 RSPECL 輸出級可將 400 mV 驅(qū)動(dòng)到 50 Ω 終端電阻中，終端電壓為 (V_{cco}-2 ~V)，與多種常用的 PECL 邏輯系列兼容。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源與接地布局

• 由于這兩款比較器是高速 SiGe 器件，使用低阻抗電源平面至關(guān)重要，特別是輸出電源平面（VCCO）和接地平面（GND）。建議采用多層板設(shè)計(jì)，為開關(guān)電流提供最低電感的返回路徑。
• 輸入和輸出電源需要進(jìn)行充分的旁路處理。在每個(gè)電源引腳附近放置 1 μF 電解旁路電容，并在 (VCC) 和 (Vcco) 引腳附近盡可能靠近地放置多個(gè) 0.01 μF 高質(zhì)量旁路電容，通過冗余過孔連接到 GND 平面。

2. 輸出級匹配

為了實(shí)現(xiàn)指定的傳播延遲色散性能，必須使用適當(dāng)?shù)膫鬏斁€終端。ADCMP572 的輸出應(yīng)正確端接到 VCCO 電源平面，ADCMP573 的輸出應(yīng)端接到 (V_{cco}-2 ~V)。如果直接終端電壓不可用，也可使用戴維南等效終端網(wǎng)絡(luò)。

3. 鎖存功能的使用與禁用

• ADCMP572：可通過將 (overline{LE}) 引腳通過外部下拉電阻連接到 GND，并將 LE 引腳懸空來禁用鎖存功能。電阻值根據(jù) (V{CCO}) 的不同而有所變化，當(dāng) (V{CCO}=3.3 ~V) 時(shí)，電阻應(yīng)為 750 Ω；當(dāng) (V_{CCO}=5.2 ~V) 時(shí)，電阻應(yīng)為 1.2 kΩ。
• ADCMP573：將 (VTI) 引腳外部連接到 (V_{cco}-2 ~V) 的 PECL 終端電源，然后將 LE 引腳通過 500 Ω 外部電阻連接到 (Vcco)，并將 (overline{LE}) 引腳懸空，即可禁用鎖存功能。

4. 高速性能優(yōu)化

• 輸入和輸出匹配對數(shù)據(jù)相關(guān)（或確定性）抖動(dòng)（DJ）和脈沖寬度色散性能有顯著影響。可根據(jù)需要連接或斷開 (V{TP}) 和 (V{TN}) 引腳，以實(shí)現(xiàn) 50 Ω 輸入終端。
• 當(dāng)不使用輸入終端時(shí)，應(yīng)確保引腳懸空，避免外部下拉或旁路電容。同時(shí)，為了減少反射，驅(qū)動(dòng)源阻抗應(yīng)盡量不超過 50 Ω。

5. 遲滯設(shè)置

通過將 HYS 引腳通過外部下拉電阻連接到 GND，可實(shí)現(xiàn)可編程遲滯功能。將 HYS 引腳懸空可禁用該功能，此時(shí)遲滯小于 1 mV。最大遲滯約為 ±25 mV（引腳接地時(shí)）。

6. 最小輸入壓擺率要求

為確保設(shè)備在輸入信號過閾值時(shí)不發(fā)生振蕩，輸入信號的最小壓擺率應(yīng)達(dá)到 50 V/μs。提高輸入信號的壓擺率和/或減少輸入電阻的帶寬可大大降低抖動(dòng)。

五、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路，如過零檢測器、LVDS 到 50 Ω 背端 RSPECL 接收器、比較器等。這些電路展示了 ADCMP572/ADCMP573 在不同場景下的具體應(yīng)用，為工程師的設(shè)計(jì)提供了參考。

六、總結(jié)

ADCMP572 和 ADCMP573 超高速比較器憑借其出色的電氣性能、靈活的電源方案、強(qiáng)大的輸入保護(hù)和可編程特性，在高速電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，工程師需要充分考慮電源布局、輸出匹配、鎖存功能、遲滯設(shè)置等因素，以確保實(shí)現(xiàn)最佳的性能。你在使用這類高速比較器時(shí)，遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。