探索 MAX9647/MAX9648 通用低壓比較器：特性、應用與設計要點

作為電子工程師，在設計電路時，選擇合適的比較器至關重要。今天，我們就來深入探討一下 Maxim Integrated 推出的 MAX9647/MAX9648 通用低壓比較器，看看它有哪些獨特之處，以及在實際應用中需要注意哪些要點。

文件下載：MAX9647.pdf

一、器件概述

MAX9647/MAX9648 是可以直接替代 LMX331/LMX331H 的比較器，具有引腳兼容的優(yōu)勢。其中，MAX9648 還具備內(nèi)部遲滯功能，這一特性能夠有效提高器件的抗噪能力，即使輸入信號變化緩慢，也能避免輸出振蕩。

這兩款 IC 的優(yōu)勢十分明顯，它們不僅具有低電源電壓、小封裝和低成本的特點，還擁有寬電源電壓范圍、寬工作溫度范圍、出色的共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）、良好的響應時間特性、低輸入失調、低噪聲、低輸出飽和電壓、低輸入偏置電流以及射頻抗干擾能力。

器件提供 5 引腳的 SC70 和 SOT23 兩種封裝形式，方便工程師根據(jù)實際需求進行選擇。

二、應用領域

MAX9647/MAX9648 的應用范圍廣泛，涵蓋了多個領域：

1. 移動通信：在手機等移動設備中，可用于信號檢測和比較。
2. 筆記本電腦和 PDA：為設備的電源管理和信號處理提供支持。
3. 電池供電電子設備：由于其低功耗特性，非常適合電池供電的應用場景。
4. 通用便攜式設備：如便攜式醫(yī)療設備、手持測量儀器等。
5. 通用低壓應用：在各種低壓電路中都能發(fā)揮作用。

三、特性亮點

1. 電源電壓與溫度范圍：保證在 +1.8V 至 +5.5V 的電源電壓下正常工作，工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C，滿足汽車級應用的要求。
2. 低電源電流：在 (VDD = +5.0V) 時，每通道的電源電流僅為 60μA，有助于降低功耗。
3. 輸入特性：輸入共模電壓范圍包含地，且對于過驅動輸入無相位反轉，輸入失調電壓低至 0.4mV（典型值）。
4. 輸出特性：低輸出飽和電壓（120mV），輸出灌電流能力強，能夠滿足不同負載的需求。
5. 遲滯功能（MAX9648）：內(nèi)部具備 2mV 的遲滯，有效提高抗噪性能。
6. 小封裝：5 引腳 SC70 封裝尺寸僅為 2.0mm x 2.1mm x 1.0mm，節(jié)省電路板空間。

四、電氣特性

（一）絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于正確使用器件至關重要。MAX9647/MAX9648 的絕對最大額定值如下：

• 電源電壓（(V{DD}) 至 (V{SS})）：-0.3V 至 +6V
• 差分輸入電壓（(IN+) 至 (IN-)）：±3.6V
• 連續(xù)功耗：SC70 封裝在 +70°C 以上需按 3.1mW/°C 降額，SOT23 封裝在 +70°C 以上需按 3.9mW/°C 降額
• 工作溫度范圍：-40°C 至 +125°C
• 結溫：+150°C
• 存儲溫度范圍：-65°C 至 +150°C
• 焊接溫度（回流焊）：+260°C

（二）熱特性

（三）直流和交流電氣特性

在不同的電源電壓（1.8V、2.7V、5.0V）下，器件的電氣特性也有所不同。以 2.7V 電源電壓為例，部分關鍵特性如下：

• 輸入失調電壓：典型值為 0.4mV，最大值為 7mV
• 輸入電壓遲滯（MAX9648）：2mV
• 輸入偏置電流：在 (T_{A}= +25°C) 時，典型值為 0.0003nA，最大值為 250nA
• 輸出飽和電壓：在 (I_{SINK} geq 1mA) 時，為 25mV
• 傳播延遲：輸出高到低的傳播延遲在輸入過驅動為 10mV 時典型值為 70ns，輸入過驅動為 100mV 時典型值為 50ns

五、典型工作特性

文檔中給出了多個典型工作特性曲線，如電源電流與電源電壓、頻率的關系，輸入偏置電流與溫度的關系等。通過這些曲線，我們可以直觀地了解器件在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，從電源電流與電源電壓的曲線可以看出，隨著電源電壓的升高，電源電流也會相應增加；而輸入偏置電流會隨著溫度的升高而增大。

六、引腳配置與描述

七、設計要點

（一）遲滯設計

對于 MAX9648，內(nèi)部已經(jīng)具備 2mV 的遲滯。如果需要額外的遲滯，可以通過兩個電阻使用正反饋來實現(xiàn)。具體步驟如下：

1. 計算輸出高電平時的輸出電壓：(V{OUT (HIGH) }=V{DD }-I{LOAD } × R{L})
2. 計算比較器的閾值電壓：
   • (V{TH}=V{REF}+left(left(V{OUT(HIGH)}-V{REF}right) R 2right) /(R 1+R 2))
   • (V{TL}=V{REF}(1-(R 2 /(R 1+R 2))))
3. 計算遲滯帶寬：(V{HYST}=V{TH}-V{TL}=V{DD}(R 2 /(R 1+R 2)))

在選擇電阻值時，要確保 (R{1}) 和 (R{2}) 足夠大，以免超過參考源能夠提供的電流；同時，(R_{L}) 的選擇要既能避免吸取過多電流，又能為負載提供必要的驅動電流，一般建議在 1kΩ 至 10kΩ 之間。

（二）電路板布局與旁路

為了保證器件的性能，在電路板布局時需要注意以下幾點：

1. 在 (V{DD}) 到 (V{SS}) 之間使用 0.1μF 的旁路電容，并將其靠近 (V_{DD}) 引腳放置，以減小雜散電感。
2. 對于上升時間大于 1ms 的緩慢輸入信號，可以在 (IN+) 和 (IN-) 之間使用 1nF 的電容來降低高頻噪聲。

八、總結

MAX9647/MAX9648 通用低壓比較器以其低功耗、小封裝、寬工作范圍和出色的性能，成為了電子工程師在設計低壓電路時的理想選擇。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇器件的封裝形式和工作參數(shù)，并注意遲滯設計和電路板布局等要點，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢。

你在使用 MAX9647/MAX9648 時遇到過哪些問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。