深入剖析 MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053 系列芯片：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，選擇合適的芯片對(duì)于項(xiàng)目的成功至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討一下 MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053 這一系列的微功耗、單電源、UCSP/SOT23 比較器 + 精密基準(zhǔn) IC 芯片，了解它們的特性、應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

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芯片基本特性

電源與功耗

該系列芯片可在單電源下工作，其中 MAX903/MAX904 的電源電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，MAX905_ 為 2.7V 至 5.5V。單比較器帶基準(zhǔn)的型號(hào)（如 MAX9038/MAX9039/MAX9040/MAX9041/MAX9050/MAX9051）僅消耗 40μA 的電源電流，而雙比較器帶基準(zhǔn)的型號(hào)（如 MAX9042/MAX9043/MAX9052/MAX9053）也只需 55μA 的電源電流，真正實(shí)現(xiàn)了微功耗設(shè)計(jì)，這對(duì)于電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

輸入輸出特性

• 輸入范圍：其共模輸入范圍可擴(kuò)展至超出每個(gè)電源軌 0.25V，即從 (VEE - 0.25V) 到 (VCC + 0.25V)，這使得芯片在不同的輸入電壓條件下都能穩(wěn)定工作。而且，當(dāng)輸入電壓在電源軌之間時(shí)，輸入偏置電流通常僅為 1.0pA，有效降低了輸入信號(hào)的干擾。
• 輸出能力：輸出級(jí)采用獨(dú)特設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)軌到軌輸出擺幅，可吸收和提供高達(dá) 8mA 的電流。在輸出轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電源電流變化極小，大大減少了電源濾波電容的需求，同時(shí)在高速、電池供電應(yīng)用中可顯著延長(zhǎng)電池壽命。其中，MAX9038 是開漏輸出比較器，可用于邏輯電平轉(zhuǎn)換等重要應(yīng)用。

基準(zhǔn)電壓特性

精密基準(zhǔn)采用了專有的曲率校正電路和激光微調(diào)薄膜電阻，在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)溫度系數(shù)小于 30ppm/°C，A 級(jí)的初始精度可達(dá) 0.4%。不同型號(hào)的基準(zhǔn)輸出電壓有所不同，MAX9038/MAX9039 為 1.23V，MAX9040 - MAX9043 為 2.048V，MAX9050 - MAX9053 為 2.500V，為不同的應(yīng)用提供了靈活的選擇。

電氣特性詳解

絕對(duì)最大額定值

• 功耗與溫度：不同封裝的芯片在功耗和溫度特性上有所差異。例如，8 - Pin SO 封裝在 +70°C 以上以 5.88mW/°C 降額，最大功耗為 471mW；8 - Pin μMAX 封裝在 +70°C 以上以 4.1mW/°C 降額，最大功耗為 330mW；10 - Pin μMAX 封裝在 +70°C 以上以 5.6mW/°C 降額，最大功耗為 444mW。
• 溫度范圍：工作溫度范圍方面，MAX9039 - 43、MAX9051 - 53 為 -40°C 至 +85°C，MAX9038、MAX9050 為 -40°C 至 +125°C。結(jié)溫最高可達(dá) +150°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65°C 至 +150°C，鉛焊接溫度（10s）為 +300°C，凸點(diǎn)回流溫度為 +235°C。

電氣參數(shù)

• 比較器參數(shù)：輸入失調(diào)電壓在整個(gè)共模范圍內(nèi)為 ±1mV 至 ±9.0mV，輸入滯后為 ±3.0mV，輸入偏置電流在指定共模范圍內(nèi)為 ±0.001nA 至 ±25.0nA，輸入失調(diào)電流為 ±0.5pA。共模抑制比（CMRR）在指定共模范圍內(nèi)為 52dB 至 80dB，電源抑制比（PSRR）在不同電源電壓范圍內(nèi)也能達(dá)到 55dB 至 80dB。
• 基準(zhǔn)電壓參數(shù)：輸出電壓溫度系數(shù)方面，μMAX/SO 封裝為 6ppm/°C 至 30ppm/°C，SOT23 封裝為 6ppm/°C 至 50ppm/°C。線路調(diào)整率在 2.5V ≤ VCC ≤ 5.5V（MAX9040 - 43）和 2.7V ≤ VCC ≤ 5.5V（MAX9050 - 53）范圍內(nèi)為 +50μV/V 至 +200μV/V，負(fù)載調(diào)整率在不同的負(fù)載電流范圍內(nèi)也有相應(yīng)的規(guī)定。

應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

應(yīng)用場(chǎng)景

• 電池供電設(shè)備：由于其微功耗特性，非常適合用于電池供電的設(shè)備，如便攜式醫(yī)療設(shè)備、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)等，可有效延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。
• 邏輯電平轉(zhuǎn)換：MAX9038 的開漏輸出特性使其可用于邏輯電平轉(zhuǎn)換，在不同電平的電路之間進(jìn)行信號(hào)傳輸和匹配。
• 數(shù)據(jù)恢復(fù)：通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間平均處理，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的恢復(fù)，有效消除嚴(yán)重的相位失真，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 額外滯后設(shè)計(jì)：這些比較器具有 ±3mV 的內(nèi)部滯后，如需額外的滯后，可使用兩個(gè)電阻通過(guò)正反饋實(shí)現(xiàn)。通過(guò)合理計(jì)算電阻值，可以精確控制比較器的閾值電壓和滯后帶寬。
• 電路板布局與旁路：雖然電源旁路電容通常不是必需的，但在電源阻抗高、電源引線長(zhǎng)或電源線上預(yù)期有過(guò)多噪聲的情況下，應(yīng)使用 100nF 的旁路電容。同時(shí)，應(yīng)盡量減小信號(hào)走線長(zhǎng)度，以減少雜散電容的影響。
• 基準(zhǔn)輸出電容：MAX9038/MAX9039/MAX904/MAX905 在頻率穩(wěn)定性方面不需要在 REF 端連接輸出電容，它們?cè)诟哌_(dá) 4.7nF 的容性負(fù)載下仍能保持穩(wěn)定。但在負(fù)載或電源可能發(fā)生階躍變化的應(yīng)用中，連接輸出電容可減少過(guò)沖（或下沖），改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)。

結(jié)語(yǔ)

MAX9038 - MAX9043/MAX9050 - MAX9053 系列芯片以其微功耗、寬輸入范圍、高精度基準(zhǔn)電壓等特性，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的設(shè)計(jì)選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的項(xiàng)目需求，合理選擇芯片型號(hào)，并注意電路板布局、電容使用等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以充分發(fā)揮芯片的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用這類芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。