MAX900 - MAX903高速低功耗電壓比較器：技術(shù)解析與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于高速且低功耗的電壓比較器的需求始終存在。今天我們要探討的MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器，就是這類器件中的典型代表。不過(guò)需要注意的是，MAX900由于采用的制造工藝已不再可用，不推薦用于新設(shè)計(jì)，但MAX900 - MAX903系列的其他型號(hào)仍具有很高的參考價(jià)值。

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一、器件概述

1.1 特性亮點(diǎn)

MAX900 - MAX903系列具備諸多出色的特性。它擁有差分模擬輸入和帶有內(nèi)部上拉的TTL邏輯輸出。其快速的傳播延遲是一大優(yōu)勢(shì)，在5mV過(guò)驅(qū)動(dòng)時(shí)典型值僅為8ns，這使得它非常適合用于快速A/D轉(zhuǎn)換器、采樣電路、線路接收器、V/F轉(zhuǎn)換器以及眾多數(shù)據(jù)判別應(yīng)用。

此外，該系列比較器每個(gè)比較器的功耗約為18mW（+5V供電時(shí)典型值），并且支持單獨(dú)的模擬和數(shù)字電源供電，模擬電源范圍靈活，可在+5V到+10V或者±5V之間選擇。輸入范圍包含負(fù)電源軌，當(dāng)采用單電源供電時(shí)可實(shí)現(xiàn)接地檢測(cè)。除了MAX901外，其他型號(hào)還配備獨(dú)立的TTL兼容鎖存輸入，當(dāng)鎖存輸入為低電平時(shí)，比較器輸出狀態(tài)將被保持。

1.2 功耗與替代型號(hào)

在功耗方面，MAX900 - MAX903每個(gè)比較器在+5V供電時(shí)功耗為18mW。如果您正在尋找引腳兼容、速度相同但功耗僅為一半的新型號(hào)，可以參考MAX9201/MAX9202/MAX9023的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

二、技術(shù)參數(shù)剖析

2.1 絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。該系列的模擬電源電壓（VCC到VEE）最大為+12V，數(shù)字電源電壓（VDD到GND）最大為+7V。差分輸入電壓和共模輸入電壓范圍為(VEE - 0.2V)到(VCC + 0.2V)，鎖存輸入電壓（MAX900/MAX902/MAX903）范圍為 - 0.2V到(VDD + 0.2V)。輸出短路到GND可無(wú)限期，但短路到VDD最長(zhǎng)為1分鐘。內(nèi)部功耗最大為500mW，超過(guò)+100°C時(shí)需以10mW/°C的速率降額。不同型號(hào)的工作溫度范圍有所不同，MAX900 - MAX903_C為0°C到+70°C，MAX900 - MAX903_E為 - 40°C到+85°C，結(jié)溫范圍為 - 65°C到+160°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 - 65°C到+150°C，焊接時(shí)引腳溫度（10s）最大為+300°C。

2.2 電氣特性

在電氣特性方面，不同型號(hào)在輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入電壓范圍、共模抑制比、電源抑制比、輸出高電壓、輸出低電壓、鎖存輸入電壓和電流等參數(shù)上存在一定差異。例如，MAX900A/MAX901A的輸入失調(diào)電壓典型值為0.5mV，而MAX900B/MAX901B/MAX902/MAX903的典型值為1.0mV。這些參數(shù)在不同的溫度條件下也會(huì)有所變化，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮。

2.3 時(shí)序特性

時(shí)序特性同樣關(guān)鍵，輸入到輸出的高響應(yīng)時(shí)間和低響應(yīng)時(shí)間在典型情況下為8ns（VOD = 5mV，CL = 15pF，IO = 2mA），不同型號(hào)之間的響應(yīng)時(shí)間差異最大為2.0ns。鎖存禁用到輸出高延遲和低延遲分別約為10ns和12ns，最小建立時(shí)間和保持時(shí)間分別為2ns和1ns，最小鎖存禁用脈沖寬度為10ns。不過(guò)需要注意的是，由于涉及鎖存的開(kāi)關(guān)測(cè)量較為困難和關(guān)鍵，這些參數(shù)在生產(chǎn)環(huán)境中難以測(cè)試，典型規(guī)格是通過(guò)高速測(cè)試夾具測(cè)量得到的。

三、引腳配置與訂購(gòu)信息

3.1 引腳配置

不同型號(hào)的MAX900 - MAX903具有各自獨(dú)特的引腳配置。例如，MAX900有20個(gè)引腳，包含正負(fù)輸入、輸出、鎖存輸入、電源和接地引腳等；MAX901有16個(gè)引腳；MAX902有14個(gè)引腳；MAX903有8個(gè)引腳。詳細(xì)的引腳功能在文檔中有明確說(shuō)明，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必準(zhǔn)確了解每個(gè)引腳的作用。

3.2 訂購(gòu)信息

訂購(gòu)時(shí)，您可以根據(jù)工作溫度范圍和封裝形式選擇合適的型號(hào)。如MAX901ACSE適用于0°C到+70°C的溫度范圍，采用16窄SO封裝；MAX901AEPE適用于 - 40°C到+85°C的溫度范圍，采用16塑料DIP封裝等。

四、應(yīng)用與設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

4.1 電路布局

由于MAX900 - MAX903具有較大的增益帶寬傳遞函數(shù)，為了充分發(fā)揮其高速性能，在電路布局方面需要采取特殊措施。使用具有良好低電感接地平面的印刷電路板是必要的，所有去耦電容（如100nF陶瓷電容）應(yīng)盡可能靠近電源引腳安裝，建議為模擬VCC和數(shù)字VDD分別使用去耦電容。同時(shí)，要密切關(guān)注去耦和終端組件的帶寬，輸入和輸出引腳的引線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以避免比較器周圍出現(xiàn)不必要的寄生反饋。此外，建議直接將器件焊接到印刷電路板上，而不是使用插座。

4.2 輸入壓擺率要求

與所有高速比較器一樣，MAX900 - MAX903的高增益帶寬積在輸入信號(hào)穿越線性區(qū)域時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致振蕩問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)振蕩或輸出波形無(wú)臺(tái)階的干凈輸出切換，輸入信號(hào)必須滿足最小壓擺率要求。振蕩在很大程度上取決于電路板布局、耦合源阻抗和雜散輸入電容。不良的布局和大的源阻抗都會(huì)導(dǎo)致器件振蕩，并增加最小壓擺率要求。在某些應(yīng)用中，在輸出和正輸入之間施加一些正反饋可能會(huì)有所幫助，這樣可以使輸出干凈地通過(guò)過(guò)渡區(qū)域，但會(huì)在輸入端子處引入遲滯。

4.3 TTL輸出和鎖存輸入

比較器的TTL輸出級(jí)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可驅(qū)動(dòng)扇出為4的低功耗肖特基TTL。當(dāng)鎖存輸入連接到邏輯高電平時(shí)，比較器處于透明狀態(tài)，會(huì)立即響應(yīng)輸入端子的變化；當(dāng)鎖存輸入連接到TTL低電平時(shí)，比較器輸出將鎖存到施加鎖存命令瞬間的狀態(tài)，并且不會(huì)響應(yīng)后續(xù)輸入的變化。需要注意的是，MAX901沒(méi)有提供鎖存功能。

4.4 電源供應(yīng)

MAX900 - MAX903可以由單獨(dú)的模擬和數(shù)字電源供電，也可以由單一的+5V電源供電。模擬電源在單電源操作（VEE接地）時(shí)范圍為+5V到+10V，或者采用±5V的分離電源。數(shù)字電源VDD始終需要+5V。在高速混合信號(hào)應(yīng)用中，如果共享公共接地，嘈雜的數(shù)字環(huán)境可能會(huì)對(duì)模擬輸入信號(hào)產(chǎn)生不利影響。采用分離電源（如±5V分離電源）時(shí)，MAX900 - MAX903可以通過(guò)提供單獨(dú)的AGND（VEE）和DGND來(lái)隔離模擬和數(shù)字信號(hào)。

綜上所述，MAX900 - MAX903系列高速低功耗電壓比較器在性能上表現(xiàn)出色，但在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)需要充分考慮其各項(xiàng)特性和要求。希望本文能為電子工程師們?cè)谑褂迷撓盗斜容^器時(shí)提供有價(jià)值的參考。您在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似比較器的相關(guān)問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享您的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。