高速比較器 ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)指南

在高速電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器的性能往往對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。今天，我們就來深入了解一下 Analog Devices 推出的單電源、高速 PECL/LVPECL 比較器 ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553。

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一、特性亮點(diǎn)

1. 高速性能

這款比較器具有 500 ps 的輸入到輸出傳播延遲，以及 125 ps 的過驅(qū)動(dòng)離散度。過驅(qū)動(dòng)離散度是衡量不同過驅(qū)動(dòng)條件下傳播延遲差異的重要指標(biāo)，對(duì)于高速比較器而言，這一特性尤為關(guān)鍵。此外，其等效輸入上升時(shí)間帶寬 > 750 MHz，典型輸出上升/下降時(shí)間為 500 ps，這些參數(shù)都充分體現(xiàn)了它在高速應(yīng)用中的卓越性能。

2. 兼容性與靈活性

它采用單電源供電，輸出為差分 PECL/LVPECL 兼容信號(hào)，能夠直接驅(qū)動(dòng) 50 Ω 終端的傳輸線。同時(shí)，內(nèi)部集成了鎖存控制和上拉電阻，支持跟蹤、跟蹤保持或采樣保持等多種工作模式。而且，電源抑制比大于 70 dB，最小脈沖寬度為 700 ps，還具備可編程遲滯功能，為設(shè)計(jì)帶來了更多的靈活性。

二、應(yīng)用場(chǎng)景

ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、高速儀器、示波器和邏輯分析儀前端、窗口比較器、高速線路接收器、閾值檢測(cè)、峰值檢測(cè)、高速觸發(fā)器、患者診斷、磁盤驅(qū)動(dòng)器讀取通道檢測(cè)、手持測(cè)試儀器、過零檢測(cè)器、線路接收器和信號(hào)恢復(fù)、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器等眾多領(lǐng)域。

三、性能參數(shù)詳解

1. 傳播延遲與離散度

在不同的過驅(qū)動(dòng)電壓下，傳播延遲表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，在過驅(qū)動(dòng)電壓為 1 V 時(shí)，傳播延遲為 500 ps；在 20 mV 時(shí)，為 625 ps。過驅(qū)動(dòng)離散度在 20 mV ≤ VOD ≤ 1.0 V 范圍內(nèi)典型值為 75 ps，確保了在不同輸入條件下的高精度定時(shí)。

2. 輸入輸出特性

輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入電容等參數(shù)都有明確的規(guī)格。輸出電壓高電平（VOH）和低電平（VOL）在 PECL 50 Ω 負(fù)載下也有相應(yīng)的取值范圍。此外，輸出的上升/下降時(shí)間典型值為 500 ps，保證了快速的信號(hào)轉(zhuǎn)換。

3. 電源特性

對(duì)于 ADCMP551/ADCMP552，輸入電源電流在 3.3 V 時(shí)為 8 - 17 mA，輸出電源電流在無負(fù)載時(shí)為 3 - 9 mA，有負(fù)載時(shí)為 40 - 70 mA。電源抑制比方面，輸入電源大于 70 dB，輸出電源大于 85 dB，有效降低了電源波動(dòng)對(duì)性能的影響。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 高速設(shè)計(jì)技巧

在高速應(yīng)用中，使用低阻抗接地平面至關(guān)重要。多層板中的接地平面可以提供低電感接地，減少接地反彈和雜散電容的影響。同時(shí)，為電源提供旁路電容也是必不可少的。在每個(gè)電源引腳附近放置 1 μF 電解旁路電容和 10 nF 陶瓷電容，能夠有效降低電源電壓紋波和高頻開關(guān)時(shí)的電壓波動(dòng)。

2. 鎖存功能使用

鎖存使能輸入為低電平有效。如果不使用鎖存功能，可以將鎖存使能輸入引腳懸空，內(nèi)部上拉電阻會(huì)將鎖存設(shè)置為透明模式。若要使用鎖存功能，則需要在輸入提供有效的 PECL 電壓，并參考 VCCI。

3. 未使用比較器處理

當(dāng) ADCMP551/ADCMP552 中的一個(gè)比較器階段未使用時(shí)，應(yīng)避免其輸入浮空?？梢酝ㄟ^確保兩個(gè)輸入之間至少有一個(gè)二極管壓降，并正確連接鎖存使能輸入，將輸出強(qiáng)制為固定狀態(tài)，防止輸出振蕩。

4. 終端匹配

為了獲得最佳性能，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)?PECL 終端匹配。ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 的開集電極輸出應(yīng)通過 50 Ω 電阻連接到 VCCO - 2.0 V 或其他等效的 PECL 終端。如果高速 PECL 信號(hào)需要傳輸超過 1 厘米，可能需要使用微帶或帶狀線技術(shù)來確保正確的過渡時(shí)間和防止輸出振鈴。

五、遲滯功能

在噪聲環(huán)境或輸入信號(hào)接近開關(guān)閾值時(shí)，比較器的遲滯功能可以有效避免狀態(tài)頻繁切換。在 ADCMP552 中，遲滯通過可編程遲滯引腳產(chǎn)生。通過在 HYS 引腳和 VCCI 之間連接一個(gè)電阻或使用電流源，可以獨(dú)立于輸出擺幅產(chǎn)生對(duì)稱的遲滯。這種方式生成的遲滯與輸出邏輯電平無關(guān)，并且在觸發(fā)點(diǎn)周圍對(duì)稱。

六、封裝與訂購信息

ADCMP551 采用 16 引腳 QSOP 封裝，ADCMP552 采用 20 引腳 QSOP 封裝，ADCMP553 采用 8 引腳 MSOP 封裝。在訂購時(shí)，需要根據(jù)具體的溫度范圍、封裝選項(xiàng)等進(jìn)行選擇。

總之，ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 以其出色的高速性能、豐富的功能和靈活的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為高速電子設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理運(yùn)用這些特性，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。你在使用類似比較器時(shí)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。