探索MAX965 - MAX970：超低電壓微功耗比較器的卓越性能

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于低電壓、微功耗且性能卓越的比較器需求日益增長。MAX965 - MAX970系列單/雙/四通道微功耗比較器，憑借其獨(dú)特的特性，在眾多應(yīng)用場景中脫穎而出。今天，我們就來深入了解一下這款比較器。

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產(chǎn)品概述

MAX965 - MAX970系列比較器具備軌到軌輸入和輸出功能，可在低至 +1.6V 的單電源下穩(wěn)定工作，每個(gè)比較器的功耗低于5μA。其開漏輸出可被拉至高于VCC至接地以上6V（最大值），軌到軌輸入共模電壓范圍使其非常適合超低電壓操作。此外，+1.6V 至 +5.5V 的單電源工作電壓范圍，使其成為雙電池供電應(yīng)用的理想選擇。

應(yīng)用場景廣泛

該系列比較器適用于多種應(yīng)用場景，如雙電池供電/便攜式系統(tǒng)、窗口比較器、閾值檢測器/鑒別器、移動(dòng)通信、電壓電平轉(zhuǎn)換以及接地/電源感應(yīng)應(yīng)用等。

產(chǎn)品特性

超低電壓與軌到軌性能

• 超低單電源操作：能夠在低至 +1.6V 的電壓下工作，為低功耗設(shè)計(jì)提供了可能。
• 軌到軌共模輸入電壓范圍：允許輸入信號(hào)接近電源軌，增強(qiáng)了對(duì)不同電壓信號(hào)的處理能力。

低功耗與高速響應(yīng)

• 微功耗設(shè)計(jì)：每個(gè)比較器的靜態(tài)電源電流僅為 3μA，有效降低了整體功耗。
• 快速傳播延遲：在 50mV 過驅(qū)動(dòng)下，傳播延遲僅為 10μs，確保了快速的信號(hào)響應(yīng)。

高精度參考與靈活輸出

• 精確內(nèi)部參考：MAX965/967/968/969 具備 1.235V ±1.5% 的精密內(nèi)部參考，為比較提供了穩(wěn)定的基準(zhǔn)。
• 開漏輸出：開漏輸出可靈活連接外部上拉電阻，實(shí)現(xiàn)不同的電壓電平轉(zhuǎn)換。

節(jié)省空間的封裝

該系列產(chǎn)品提供節(jié)省空間的封裝選項(xiàng)，如 8 引腳 μMAX（MAX965 - MAX968）和 16 引腳 QSOP（MAX969/MAX970），適合對(duì)空間要求較高的設(shè)計(jì)。

絕對(duì)最大額定值與電氣特性

絕對(duì)最大額定值

在使用該系列比較器時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如電源電壓（VCC）最大為 +6V，輸入引腳電流最大為 ±20mA 等。超出這些額定值可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。

電氣特性

• 電源電壓范圍：不同封裝在不同溫度范圍下的電源電壓范圍有所差異，如 8 引腳 μMAX 封裝在 -40°C 至 +85°C 溫度范圍內(nèi)，電源電壓范圍為 1.8V 至 5.5V。
• 比較器性能：包括電源抑制比、共模電壓范圍、輸入失調(diào)電壓等參數(shù)，這些參數(shù)直接影響比較器的性能和精度。

詳細(xì)工作原理

比較器輸入

MAX965 - MAX970 的輸入共模范圍為 -0.25V 至 VCC，在這個(gè)范圍內(nèi)，兩個(gè)比較器輸入可以在任意差分電壓下工作，并顯示正確的輸出邏輯狀態(tài)。其最低工作電壓為 1.6V，當(dāng)電源電壓低于 1.6V 時(shí)，性能會(huì)下降，電源電流也會(huì)降低。不過，比較器通常仍能在低至 1V 的電源電壓下繼續(xù)工作，但輸出灌電流能力會(huì)降低，傳播延遲會(huì)增加。

比較器輸出

該系列比較器采用了獨(dú)特的壓擺率控制輸出級(jí)，通過外部上拉電阻實(shí)現(xiàn)軌到軌操作。在輸出從高到低的轉(zhuǎn)換過程中，輸出壓擺率受到限制，從而最大限度地減少了開關(guān)電流。

電壓參考

當(dāng) VCC 大于 1.6V 但小于 5.5V 時(shí)，內(nèi)部 1.235V 帶隙基準(zhǔn)在商業(yè)溫度范圍內(nèi)的精度為 ±1.5%，在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)的精度為 ±2.5%。REF 輸出通常能夠提供 50μA 的電流。為了降低參考噪聲或提供抗噪聲能力，可以使用電容（0.1nF 至 0.1μF）對(duì) REF 進(jìn)行旁路。

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)的峰峰值噪聲接近 1.0mV。因此，當(dāng)比較器與參考一起使用時(shí)，組合峰峰值噪聲約為 1.0mV。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免任何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。

應(yīng)用信息

遲滯設(shè)計(jì)

許多比較器在運(yùn)行的線性區(qū)域會(huì)因噪聲或寄生反饋而產(chǎn)生振蕩。MAX965 - MAX970 具有內(nèi)部遲滯功能，可有效抵抗寄生效應(yīng)和噪聲。此外，通過外部電阻，MAX965/967/968/969 的遲滯可編程至 ±50mV。

MAX965/967/968/969 的遲滯編程

通過在 REF 和 HYST 之間連接電阻 R1，在 HYST 和 GND 之間連接電阻 R2，可以為這些型號(hào)添加遲滯。遲滯帶（VHB）約為 HYST 和 REF 之間電壓的兩倍，范圍從 ±1mV 到最大 ±50mV。可使用以下公式計(jì)算 R1 和 R2 的值： [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，典型值不超過 12μA，且應(yīng)遠(yuǎn)大于 HYST 泄漏電流（典型值為 5nA）。選擇 0.1μA 至 4μA 之間的 IREF 值較為合適。

MAX966/MAX970 的遲滯生成

這兩款型號(hào)沒有 HYST 引腳，可使用三個(gè)電阻通過正反饋來生成遲滯。但這種方法通常比使用 HYST 引腳的方法消耗更多電流，且會(huì)減慢遲滯響應(yīng)時(shí)間。計(jì)算電阻值的步驟如下：

1. 選擇 R3，使通過 R3 的電流至少為 500nA，以減小泄漏電流引起的誤差。可使用公式 (R 3=V{REF } / 500 nA) 和 (R 3=left(V{REF}-V_{CC} / 500 nAright)) 計(jì)算，選擇較小的電阻值。
2. 選擇所需的遲滯帶（VHB）。
3. 計(jì)算 R1：(R 1=(R 3+R 4) times(V{H B} / V{C C}))。
4. 選擇 VIN 上升時(shí)的跳變點(diǎn)。
5. 計(jì)算 R2：[R 2=frac{1}{left(frac{V{THR}}{V{REF} × R 1}right)-frac{1}{R 1}-frac{1}{R 3+R 4}}]
6. 驗(yàn)證跳變電壓和遲滯： [Hysteresis =V{THR}-V{THE}] [V{T H R}=V{R E F} × R 1 timesleft(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 2}+frac{1}{R 3+R 4}right)] [V{THF}=V{THR}-left(frac{R 1 × V_{CC}}{R 3+R 4}right)]

電路布局與旁路

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，如果電源阻抗較低，則不需要電源旁路電容；但當(dāng)電源阻抗較高或電源引線較長時(shí)，應(yīng)使用 100nF 的旁路電容。同時(shí)，應(yīng)盡量減小信號(hào)引線長度，以減少輸入和輸出之間的雜散電容，避免引起不穩(wěn)定。

實(shí)際應(yīng)用案例

• 紅外接收器：可將 MAX965 用作紅外接收器。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 R1 上產(chǎn)生電壓。當(dāng)該電壓超過施加到反相輸入的參考電壓時(shí)，輸出發(fā)生轉(zhuǎn)換。可選的 R3 可為電路提供額外的遲滯，以增強(qiáng)抗噪聲能力。
• 雙電池到 TTL 邏輯電平轉(zhuǎn)換器：使用 MAX965 可將雙電池電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 TTL 兼容信號(hào)。比較器的電源電壓來自雙電池供電，輸出上拉至 5V 電源。

總結(jié)

MAX965 - MAX970 系列比較器以其卓越的性能、低功耗和廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇型號(hào)，并注意其電氣特性、遲滯設(shè)計(jì)和電路布局等方面的問題。希望本文能為大家在使用該系列比較器時(shí)提供一些有益的參考。你在使用這類比較器時(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)和見解。