Maxim MAX985/986/989/990/993/994 比較器：低功耗與高性能的完美結(jié)合

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對于低電壓、低功耗且具備出色性能的比較器需求日益增長。Maxim Integrated推出的MAX985、MAX986、MAX989、MAX990、MAX993和MAX994系列比較器，正是滿足這些需求的優(yōu)秀解決方案。本文將深入剖析這些比較器的特點(diǎn)、應(yīng)用以及使用過程中的注意事項(xiàng)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX985/986/989/990/993/994 系列包含單通道、雙通道和四通道微功耗比較器，具有低電壓工作和軌到軌輸入輸出的特性。其工作電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，適用于 3V 和 5V 系統(tǒng)，也可使用 ±1.25V 至 ±2.75V 的雙電源供電。該系列比較器僅消耗 11μA 的電源電流，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 300ns 的傳播延遲，輸入偏置電流典型值為 1.0pA，輸入失調(diào)電壓典型值為 0.5mV。內(nèi)部遲滯確保即使在緩慢變化的輸入信號下也能實(shí)現(xiàn)清晰的輸出切換。

軌到軌輸入輸出的特性使得這些比較器在很多應(yīng)用場景中具有顯著優(yōu)勢。它能夠在接近電源軌的電壓范圍內(nèi)正常工作，提高了信號處理的動(dòng)態(tài)范圍，增強(qiáng)了電路的適用性和實(shí)用性，這在一些對信號幅度要求較高的應(yīng)用中尤為重要。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否也體會(huì)到了軌到軌特性帶來的便利呢？

二、產(chǎn)品選型

在選擇時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際電路的需求來確定通道數(shù)量和輸出級類型。推挽式輸出級能夠同時(shí)吸收和提供電流，適用于需要直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載的場合；而開漏式輸出則需要外部上拉電阻，常用于電平轉(zhuǎn)換和信號隔離等應(yīng)用。大家在選型時(shí)，是否也會(huì)糾結(jié)于不同輸出級類型的選擇呢？

三、電氣特性

3.1 電源相關(guān)特性

• 電源電壓范圍：工作電源電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，也支持 ±1.25V 至 ±2.75V 的雙電源供電，這使得它在不同電源系統(tǒng)中都能靈活應(yīng)用。
• 電源電流：僅消耗 11μA 的電源電流，在 1MHz 開關(guān)頻率下，電源電流為 80μA，具有出色的低功耗特性。

3.2 輸入特性

• 輸入偏置電流：典型值為 1.0pA，輸入失調(diào)電壓典型值為 0.5mV，保證了輸入信號的準(zhǔn)確性。
• 共模輸入電壓范圍：擴(kuò)展至電源軌之外 250mV，增強(qiáng)了對共模干擾的抑制能力。

3.3 輸出特性

• 推挽輸出級：MAX985/989/993 具有推挽輸出級，能夠吸收和提供 8mA 電流，實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出擺幅，可直接驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載。
• 開漏輸出級：MAX986/990/994 的開漏輸出級電壓可擴(kuò)展至 VCC 以上，最大可達(dá) 6V，適用于電平轉(zhuǎn)換和雙極性到單端轉(zhuǎn)換等應(yīng)用。

比較器的輸出級類型對電路設(shè)計(jì)有著重要影響。推挽輸出級可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，無需外部上拉電阻，簡化了電路設(shè)計(jì)，但可能會(huì)引入較大的開關(guān)電流，需要注意電源的穩(wěn)定性。開漏輸出級則需要外部上拉電阻，增加了一定的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但它可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和信號隔離，適用于需要與不同電平系統(tǒng)接口的應(yīng)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，你是否遇到過因?yàn)檩敵黾夘愋瓦x擇不當(dāng)而導(dǎo)致的問題呢？

四、典型應(yīng)用

4.1 零交叉檢測器

如圖 3 所示，將 MAX985 的反相輸入接地，同相輸入連接到 100mVP - P 信號源。當(dāng)同相輸入信號過 0V 時(shí)，比較器輸出狀態(tài)改變，可用于檢測信號的零交叉點(diǎn)。

4.2 邏輯電平轉(zhuǎn)換器

圖 4 展示了將 5V 邏輯電平轉(zhuǎn)換為 3V 邏輯電平的應(yīng)用。MAX986 由 5V 電源供電，其開漏輸出的上拉電阻連接到 3V 電源。這種配置可實(shí)現(xiàn) 5V 邏輯的全擺幅，同時(shí)避免 3V 邏輯輸入過壓。若要實(shí)現(xiàn) 3V 到 5V 的邏輯電平轉(zhuǎn)換，只需將 3V 電源連接到 VCC，5V 電源連接到上拉電阻。

比較器在電池供電系統(tǒng)中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。由于其低功耗特性，能夠有效降低電池的能量消耗，延長電池的使用壽命，這對于便攜式和電池供電的設(shè)備尤為重要。同時(shí)，其軌到軌輸入輸出的能力使得在電池電壓變化較大的情況下，仍能保持穩(wěn)定的性能，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)電池供電系統(tǒng)時(shí)，你是否會(huì)優(yōu)先考慮具有低功耗和軌到軌特性的比較器呢？

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

5.1 額外滯回

對于 MAX985/989/993，可通過三個(gè)電阻利用正反饋產(chǎn)生額外滯回，但會(huì)減慢滯回響應(yīng)時(shí)間。計(jì)算電阻值時(shí)，需先選擇 R3，使通過它的電流至少為 1μA 以減小漏電流誤差；再選擇所需的滯回帶寬 VHB；然后根據(jù)公式計(jì)算 R1 和 R2；最后驗(yàn)證跳變電壓和滯回。

對于 MAX986/990/994，計(jì)算電阻值的公式有所不同，需根據(jù)相應(yīng)公式選擇 R3、確定 VHB、計(jì)算 R1 和 R2 并驗(yàn)證。

5.2 電路板布局和旁路

通常不需要電源旁路電容，但在電源阻抗高、電源引線長或電源線上預(yù)計(jì)有過多噪聲時(shí)，可使用 100nF 旁路電容。同時(shí)，應(yīng)盡量減小信號走線長度，以減少雜散電容。

六、總結(jié)

MAX985/MAX986/MAX989/MAX990/MAX993/MAX994 系列比較器以其低功耗、寬電源電壓范圍、軌到軌輸入輸出等特性，為電子工程師在各種應(yīng)用場景中提供了可靠的選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求合理選型，充分考慮電氣特性和應(yīng)用注意事項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)最佳的電路性能。大家在使用這些比較器的過程中，是否有一些獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)和技巧可以分享呢？歡迎在評論區(qū)留言交流。