MAX900 - MAX903高速低功耗電壓比較器：性能、應用與設計要點

一、前言

在電子設計領域，電壓比較器是一種常見且關鍵的器件，廣泛應用于各種數據處理和信號檢測電路中。今天我們要深入探討的是Maxim公司的MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器。不過需要注意的是，MAX900采用的制造工藝已不再可用，不推薦用于新設計，但對于現有用戶，其數據手冊仍有參考價值。

文件下載：MAX901.pdf

二、產品概述

（一）主要特性

• 高速響應：具有快速的傳播延遲，在5mV過驅動時典型值為8ns，這使得它們非常適合用于高速A/D轉換器、采樣電路、線路接收器、V/F轉換器等對速度要求較高的數據判別應用。
• 低功耗：每個比較器在+5V供電時功耗僅為18mW，有效降低了系統的整體功耗。
• 靈活的電源供應：可以使用單獨的模擬和數字電源供電，也可以使用單一的組合電源電壓。模擬電源范圍靈活，可為+5V至+10V或±5V，輸入范圍包含負電源軌，在單電源供電時允許進行接地檢測。
• TTL兼容：輸出為TTL邏輯電平，并且除MAX901外，其他型號配備獨立的TTL兼容鎖存輸入，當鎖存輸入被拉低時，比較器輸出狀態將保持不變。

（二）產品型號與訂購信息

該系列包含MAX900、MAX901、MAX902和MAX903等型號，每種型號有不同的溫度范圍和引腳封裝可供選擇，如20引腳塑料DIP、20引腳寬SO、16引腳塑料DIP等。對于追求更低功耗的設計，可參考MAX9201/MAX9202/MAX9203的數據手冊，它們引腳兼容且功耗僅為該系列的一半。

三、電氣特性

（一）絕對最大額定值

在使用過程中，需要注意器件的絕對最大額定值，如內部功耗最大為500mW，在+100°C以上需按10mW/°C進行降額。長時間處于絕對最大額定值條件下可能會影響器件的可靠性。

（二）電氣參數

• 電源電流與功耗：不同型號在不同電源條件下的模擬和數字電源電流及功耗有所差異。例如，在典型條件下，MAX900A/MAX901A的正模擬電源電流Icc典型值為10mA，負模擬電源電流Iee典型值為7mA，數字電源電流Idd典型值為4mA，功耗PD典型值為70mW。
• 輸入輸出特性：輸入失調電壓VOS、輸入偏置電流IB、輸入失調電流IOS等參數反映了比較器的輸入特性；輸出高電壓VOH和輸出低電壓VOL則決定了輸出電平的范圍。不同型號在不同溫度和電源條件下這些參數會有所波動。
• 響應時間：輸入到輸出的高響應時間tpd+和低響應時間tpd - 在典型條件下為8ns（5mV過驅動），不同型號和條件下會有一定變化。同時，各輸出之間的響應時間差異?tpd也有相應的規格要求。

四、引腳配置與功能

文檔中詳細給出了MAX901、MAX902和MAX903的引腳配置圖，不同引腳具有不同的功能，如輸入引腳（IN - 、IN + ）用于輸入模擬信號，輸出引腳（OUT）輸出比較結果，鎖存輸入引腳（LATCH）用于控制輸出狀態的鎖存，電源引腳（VCC、VEE、VDD）提供不同類型的電源等。在設計電路時，需要根據實際需求正確連接這些引腳。

五、應用設計要點

（一）電路布局

由于MAX900 - MAX903具有較大的增益帶寬傳遞函數，為了實現其高速性能，需要采取特殊的布局措施。例如，使用具有良好低電感接地平面的印刷電路板，將去耦電容盡可能靠近電源引腳安裝，模擬VCC和數字VDD分別使用去耦電容，同時注意輸入和輸出引腳的引線長度，避免產生不必要的寄生反饋。此外，建議直接將器件焊接到電路板上，而不是使用插座。

（二）輸入擺率要求

與所有高速比較器一樣，MAX900 - MAX903在輸入信號穿越線性區域時可能會產生振蕩問題。為了避免輸出波形出現振蕩或臺階，輸入信號必須滿足最小擺率要求。振蕩問題在很大程度上與電路板布局、耦合源阻抗和雜散輸入電容有關，不良的布局和大的源阻抗會導致器件振蕩并增加最小擺率要求。在某些應用中，可以在輸出和+輸入之間施加一些正反饋，但這會在輸入端子處引入遲滯。

（三）TTL輸出與鎖存輸入

比較器的TTL輸出級經過優化，可驅動低功耗肖特基TTL，扇出為4。當鎖存輸入連接到邏輯高電平時，比較器對輸入變化立即響應；當鎖存輸入連接到TTL低電平時，比較器輸出將鎖定在鎖存命令施加瞬間的狀態，不再響應后續的輸入變化。需要注意的是，MAX901沒有鎖存功能。

（四）電源供應

該系列比較器可以使用單獨的模擬和數字電源或單一的+5V電源供電。模擬電源范圍靈活，在單電源供電時（VEE接地），VCC可為+5V至+10V；也可以使用±5V的分離電源。數字電源VDD始終需要+5V。在高速混合信號應用中，使用分離電源（圖1C）可以隔離模擬和數字信號，避免數字環境的噪聲對模擬輸入信號產生不利影響。

六、典型應用案例

通過將兩個四通道模擬比較器與一個八進制8位D/A轉換器（MX7228）相結合，可以同時執行多個報警和極限檢測功能，無需外部調整。MX7228的內部鎖存器允許系統處理器獨立設置每個比較器的極限點，并隨時更新這些設置。這種組合可以實現對多個輸入信號的監控和報警功能，如文檔中的圖8所示的報警電路，可對八個獨立輸入進行電平監控。

七、總結

MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器具有出色的性能和靈活的應用特性，但在新設計中需要謹慎考慮MAX900的可用性。在實際應用中，電子工程師需要根據具體的設計需求，合理選擇型號、優化電路布局、滿足輸入輸出要求，并正確使用電源和鎖存功能，以充分發揮這些比較器的優勢，實現可靠的電路設計。你在使用這類比較器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。