MAX965 - MAX970：?jiǎn)?雙/四通道微功耗超低電壓軌到軌 I/O 比較器的深度剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，比較器是一種常用的基礎(chǔ)器件。今天我們要深入探討的是 Maxim Integrated 公司的 MAX965 - MAX970 系列比較器，這一系列產(chǎn)品以其微功耗、超低電壓和軌到軌 I/O 等特性，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。

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一、產(chǎn)品概述

MAX965 - MAX970 是單/雙/四通道的微功耗比較器，具有軌到軌輸入和輸出，能在低至 +1.6V 的單電源下穩(wěn)定工作。每個(gè)比較器的功耗小于 5μA，且輸出為開漏結(jié)構(gòu)，其電壓可拉至高于 VCC 達(dá) 6V（最大）。這種設(shè)計(jì)使得它們?cè)诔碗妷簯?yīng)用中表現(xiàn)卓越，非常適合 2 節(jié)電池供電的設(shè)備。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

超低電壓工作能力

能在 +1.6V 至 +5.5V 的單電源電壓范圍內(nèi)工作，最低甚至可低至 1V 仍能維持一定性能。這一特性使得它在電池供電的便攜式設(shè)備中優(yōu)勢(shì)明顯，能夠有效延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

軌到軌輸入輸出

軌到軌的輸入共模電壓范圍和輸出特性，使得在多電壓系統(tǒng)中進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換變得更加容易，為電路設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

微功耗設(shè)計(jì)

每個(gè)比較器的靜態(tài)電流極低，如部分型號(hào)每比較器僅消耗 3μA 靜態(tài)電流，大大降低了系統(tǒng)的整體功耗。

內(nèi)置精準(zhǔn)參考電壓

內(nèi)部集成了 1.235V ±1.5% 精度的帶隙基準(zhǔn)電壓源，在商業(yè)溫度范圍內(nèi)精度為 ±1.5%，擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)為 ±2.5%，能為電路提供穩(wěn)定的參考電壓。

可編程遲滯功能

部分型號(hào)（MAX965/MAX967/MAX968/MAX969）支持通過外部電阻對(duì)遲滯進(jìn)行編程，遲滯范圍可達(dá) ±50mV，有效避免了因噪聲或寄生反饋導(dǎo)致的比較器振蕩問題。

三、選型指南

例如，如果設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)空間要求較高的單通道比較器電路，且需要可編程遲滯和內(nèi)部參考電壓，那么 MAX965 就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；而如果需要多個(gè)比較器且對(duì)成本較為敏感，不需要內(nèi)部參考和可編程遲滯，MAX970 可能更合適。

四、電氣特性詳解

電源相關(guān)特性

• 電源電壓范圍：不同封裝和溫度范圍下有所差異，一般在 +1.6V 至 +5.5V 之間。例如，SO/QSOP 封裝在 -40°C 至 +85°C 溫度范圍下，電源電壓范圍為 1.7V 至 5.5V；μMAX 封裝在相同溫度范圍下為 1.8V 至 5.5V。
• 電源電流：不同型號(hào)的電源電流不同，如 MAX965 為 7.0 - 12μA，MAX969 為 14 - 22μA。在設(shè)計(jì)低功耗電路時(shí)，需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)。
• 上電時(shí)間：從電源電壓從 0V 階躍到 5V 到輸出有效，時(shí)間約為 20μs。

比較器特性

• 電源抑制比（PSRR）：在 1.7V ≤ VCC ≤ 5.5V 范圍內(nèi)，PSRR 為 0.1 - 1.0mV/V，表明該比較器對(duì)電源電壓波動(dòng)有較好的抑制能力。
• 共模電壓范圍：在不同溫度下有所不同，TA = +25°C 時(shí)，范圍為 -0.25V 至 VCC；TA = -40°C 至 +85°C 時(shí)，范圍為 -0.25V 至 VCC - 0.25V。
• 輸入失調(diào)電壓：不同封裝和共模范圍下，輸入失調(diào)電壓有所差異，一般在幾毫伏左右。例如，SO 封裝在特定共模范圍內(nèi)輸入失調(diào)電壓為 3.0mV。
• 傳播延遲：在不同條件下傳播延遲不同，如 RPULLUP = 1MΩ，CLOAD = 15pF，50mV 過驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳播延遲約為 10μs。

參考電壓特性

參考電壓在不同封裝和溫度范圍下有一定的精度差異。例如，SO 封裝的參考電壓為 1.125 - 1.255V，μMAX 封裝在 -40°C 至 +85°C 溫度范圍下為 1.185 - 1.285V。同時(shí)，REF 輸出通常能夠提供 50μA 的源電流。

五、遲滯功能實(shí)現(xiàn)

可編程遲滯型號(hào)（MAX965/MAX967/MAX968/MAX969）

通過在 REF 和 HYST 之間連接電阻 R1，在 HYST 和 GND 之間連接電阻 R2 來實(shí)現(xiàn)遲滯編程。遲滯帶（VHB）大約是 HYST 和 REF 之間電壓的兩倍，范圍從 ±1mV 到最大 ±50mV。計(jì)算公式如下： [R 1=left(V{HB} / 2right) / I{REF }] [R 2=left(V{REF}-left(V{HB} / 2right)right) / I_{REF }] 其中，IREF 為參考源提供的電流，一般選擇在 0.1μA 至 4μA 之間。

不可編程遲滯型號(hào)（MAX966/MAX970）

可以使用三個(gè)電阻通過正反饋來產(chǎn)生遲滯，但這種方法通常會(huì)消耗更多電流，且遲滯響應(yīng)時(shí)間會(huì)變慢。具體計(jì)算電阻值的步驟較為復(fù)雜，需要根據(jù)具體的電路參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

六、應(yīng)用案例

紅外接收器

使用 MAX965 作為紅外接收器，紅外光電二極管根據(jù)紅外光的強(qiáng)度產(chǎn)生電流，該電流在電阻 R1 上產(chǎn)生電壓。當(dāng)該電壓超過施加到反相輸入端的參考電壓時(shí)，輸出狀態(tài)發(fā)生變化?？蛇x的 R3 可以提供額外的遲滯以提高抗干擾能力。

2 節(jié)電池到 TTL 邏輯電平轉(zhuǎn)換器

利用 MAX965 將 2 節(jié)電池的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 TTL 兼容信號(hào)。比較器的電源來自 2 節(jié)電池，輸出通過上拉電阻連接到 5V 電源。

七、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

噪聲考慮

比較器的有效寬帶峰 - 峰值噪聲約為 10μV，電壓參考在使用 0.1μF 旁路電容時(shí)峰 - 峰值噪聲接近 1.0mV。因此，在使用比較器和參考時(shí)，需要注意避免輸出到參考引腳的電容耦合，以防止串?dāng)_增加參考的實(shí)際噪聲。

電路布局和旁路

如果電源阻抗較低，可不使用電源旁路電容；但當(dāng)電源阻抗較高或電源引線較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)使用 100nF 的旁路電容。同時(shí)，應(yīng)盡量減小信號(hào)引線長(zhǎng)度，以減少輸入和輸出之間的雜散電容，避免電路不穩(wěn)定。

八、總結(jié)

MAX965 - MAX970 系列比較器以其微功耗、超低電壓和軌到軌 I/O 等特性，為電子工程師在設(shè)計(jì)低功耗、多電壓系統(tǒng)時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。通過合理選擇型號(hào)和正確應(yīng)用遲滯功能，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮其電氣特性和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。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)。