MAX9117 - MAX9120：超小封裝、超低功耗比較器的卓越之選

在電子設計領域，對于低功耗、小尺寸且高性能比較器的需求日益增長。今天，我們就來深入探討一下Maxim推出的MAX9117 - MAX9120系列比較器，它具備諸多出色特性，能滿足多種應用場景的需求。

文件下載：MAX9118.pdf

一、產品概述

MAX9117 - MAX9120是Maxim推出的一系列納米功耗比較器，采用節省空間的SC70封裝。這些比較器具備Beyond - the - Rails?輸入特性，能確保在低至 +1.6V 的電壓下穩定工作。其中，MAX9117/MAX9118內置1.252V ±1.75% 基準電壓，每比較器的電源電流僅為600nA；而MAX9119/MAX9120無內置基準，電源電流更是低至350nA。如此低的功耗特性，使其成為雙電池監測/管理應用的理想之選。

二、產品特性

（一）封裝與功耗優勢

• 小尺寸封裝：采用SC70封裝，尺寸僅為SOT23的一半，極大地節省了電路板空間，適合對空間要求苛刻的設計。
• 超低電源電流：不同型號的電源電流極低，MAX9119/MAX9120每比較器僅350nA，MAX9117/MAX9118帶基準時每比較器為600nA，有效降低了系統的整體功耗，延長了電池使用壽命。

（二）工作電壓與輸入范圍

• 寬工作電壓范圍：保證在低至 +1.6V 的電壓下正常工作，能適應多種低電壓供電的應用場景。
• 超寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍可超出電源軌200mV，即從 (V{EE} - 0.2V) 到 (V{CC} + 0.2V)，增強了對不同輸入信號的適應能力。

（三）基準與輸出特性

• 精準基準電壓：MAX9117/MAX9118內置1.252V ±1.75% 基準電壓，在 -40°C 至 +85°C 的溫度范圍內，典型溫度系數為100ppm/°C，能為系統提供穩定的參考電壓。
• 多樣輸出類型：MAX9117/MAX9119采用CMOS推挽輸出級，具備 ±5mA 的驅動能力，可實現軌到軌輸出擺幅；MAX9118/MAX9120則為開漏輸出級，適用于混合電壓系統設計，可實現線或輸出邏輯功能。

（四）其他特性

• 無浪涌切換：獨特的輸出級設計，在切換時能有效限制電源電流浪涌，幾乎消除了許多其他比較器常見的電源毛刺，減少了對電源的干擾。
• 內部遲滯：內部具備遲滯特性，可確保在輸入信號緩慢變化時，輸出仍能干凈利落地切換，避免了因噪聲或寄生反饋導致的振蕩問題。
• 無相位反轉：對于過驅動輸入，不會出現相位反轉現象，保證了輸出信號的準確性和穩定性。

三、應用領域

（一）電池相關應用

（二）其他應用

• 超低功耗系統：憑借其超低的電源電流，可廣泛應用于對功耗要求極高的系統中，降低系統整體能耗。
• 移動通信設備：如手機、平板電腦等，能在有限的電池容量下，延長設備的續航時間。
• 筆記本電腦和PDA：滿足這些設備對小尺寸、低功耗比較器的需求，有助于提升設備的性能和便攜性。
• 閾值檢測器/鑒別器：可準確檢測輸入信號是否達到設定的閾值，實現信號的鑒別和處理。
• 接地或電源線傳感：能夠對接地或電源線上的信號進行有效傳感和監測。
• 遙測和遠程系統：在遠程監測和數據傳輸系統中，可降低功耗，提高系統的可靠性和穩定性。
• 醫療儀器：適用于對功耗、尺寸和性能有嚴格要求的醫療設備中，保障設備的正常運行。

四、電氣特性

（一）絕對最大額定值

（二）電氣參數

不同型號在電源電壓范圍、電源電流、輸入失調電壓、輸入偏置電流、電源抑制比等方面都有詳細的參數規定。例如，在 (V{CC}= +5V)，(V{EE}= 0V)，(T_{A}= +25°C) 的條件下，MAX9117/MAX9118的電源電流典型值為0.60μA，輸入失調電壓典型值為1mV；MAX9119/MAX9120的電源電流典型值為0.35μA，輸入失調電壓典型值也為1mV。這些參數為電路設計提供了準確的依據。

五、設計要點

（一）內部遲滯及額外遲滯設置

• 內部遲滯作用：許多比較器在輸入信號接近時，由于噪聲或寄生反饋容易在線性區域產生振蕩。而MAX9117 - MAX9120的內部遲滯特性可有效避免這種情況。它通過設置兩個跳變點（上升沿跳變點 (V{THR}) 和下降沿跳變點 (V{THF})），使比較器輸入能快速越過振蕩區域，保證輸出的穩定切換。
• 額外遲滯設置：
  • MAX9117/MAX9119：內部有4mV的遲滯帶，可通過三個電阻利用正反饋產生額外的遲滯。具體步驟為：先選擇 (R_3)，使通過 (R3) 的電流至少為0.2μA以減小漏電流誤差；再確定所需的遲滯帶 (V{HB})；然后根據公式 (R_1 = R3(V{HB} / V_{CC})) 計算 (R1)；選擇上升沿跳變點 (V{THR})；最后根據公式計算 (R_2)，并驗證跳變電壓和遲滯。
  • MAX9118/MAX9120：同樣有4mV的內部遲滯帶，因其為開漏輸出，需要外接上拉電阻。產生額外遲滯的公式與MAX9117/MAX9119略有不同，但計算步驟類似。

（二）電路板布局和去耦

• 一般情況下，不需要電源去耦電容，但當電源阻抗高、電源線長或電源線上可能有過多噪聲時，建議在器件的電源引腳附近使用100nF的去耦電容。
• 盡量縮短信號走線長度，以減少雜散電容的影響。
• 推薦使用接地層和表面貼裝元件，以提高電路的穩定性。
• 如果使用REF引腳，應使用低漏電流的電容進行去耦。

六、典型應用電路示例

（一）過零檢測器

將MAX9119的反相輸入端接地，同相輸入端連接到100mV (P - P) 的信號源。當同相輸入信號過零時，比較器的輸出狀態會發生改變，實現過零檢測功能。

（二）邏輯電平轉換器

可將5V邏輯電平轉換為3V邏輯電平。將MAX9120由 +5V 電源供電，其開漏輸出的上拉電阻連接到 +3V 電源。這種配置可在不使3V邏輯輸入產生過壓的情況下，實現5V邏輯的全擺幅。若要實現3V到5V的邏輯電平轉換，只需將 +3V 電源連接到 (V_{CC})，+5V 電源連接到上拉電阻即可。

在實際電子設計中，MAX9117 - MAX9120系列比較器憑借其出色的性能和豐富的功能，為工程師提供了一種可靠、高效的解決方案。大家在使用過程中，是否也遇到過一些特殊的應用場景呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。