MAX40025A/MAX40025C/MAX40026：280ps高速比较器的卓越性能与应用

在电子设计领域，高速比较器是实现精确信号处理和快速响应的关键组件。今天，我们将深入探讨Maxim Integrated推出的MAX40025A/MAX40025C/MAX40026高速比较器，了解其特性、应用及设计要点。

文件下载：MAX40026.pdf

一、产品概述

MAX40025和MAX40026是单电源高速比较器，典型传播延迟仅为280ps，过驱动色散极低（典型值25ps），这一特性使其在飞行时间距离测量应用中表现出色。其输入共模范围为1.5V至(V_{DD}+0.1V)，与许多常用的高速跨阻放大器（如MAX40658）的输出摆幅兼容。输出级采用LVDS（低压差分信号），有助于降低功耗，并可直接与众多FPGA和CPU接口。

产品封装

• MAX40025采用节省空间的1.218mm x 0.818mm、6凸点晶圆级封装（WLP）。
• MAX40026提供2mm x 2mm 8引脚TDFN侧面可焊封装，并且符合AEC - Q100汽车级认证要求。

工作条件

两者工作温度范围为 - 40°C至 + 125°C，单电源电压范围为2.7V至3.6V。

二、优势与特性

1. 快速传播延迟：典型值280ps，能够实现快速信号处理。
2. 低过驱动色散：在(V_{OD}=10 mV)至1V范围内，典型值为25ps，确保信号的稳定性。
3. 宽电源电压范围：2.7V至3.6V，适应不同的电源环境。
4. 低功耗：在2.7V电源下功耗仅39.4mW，提高能源效率。
5. 高效LVDS输出：有助于降低功耗并实现高速数据传输。
6. 宽温度范围： - 40°C至 + 125°C，适用于各种恶劣环境。
7. 汽车级认证：TDFN - 8版本符合AEC - Q100标准，可用于汽车应用。
8. 内部迟滞：MAX40026内部迟滞为1.5mV，MAX40025A为2.5mV，增强抗干扰能力。

三、绝对最大额定值

在设计过程中，必须严格遵守绝对最大额定值，以避免对器件造成永久性损坏。例如，(V_{CC})至GND的电压范围为 - 0.3V至 + 3.6V，任何引脚的连续电流不得超过10mA等。

四、封装信息

不同封装具有不同的热阻特性，这对于散热设计至关重要。

WLP封装

• 结到环境热阻（(theta_{JA})）为95.15°C/W。

  8 - TDFN封装

• 单层板：结到环境热阻（(theta{JA})）为130°C/W，结到外壳热阻（(theta{JC})）为8°C/W。
• 四层板：结到环境热阻（(theta{JA})）为102°C/W，结到外壳热阻（(theta{JC})）为8°C/W。

五、电气特性

在(V{CC}=3.3V)、(V{CM}=2.5V)、(R{LOAD}=100Omega)、(T{A}=-40°C)至 + 125°C的条件下，该比较器具有一系列出色的电气特性。

1. 电源电压：范围为2.7V至3.6V。
2. 电源电流：典型值为17mA，最大值为23mA。
3. 输入共模范围：1.5V至(V_{CC}+0.1V)。
4. 输入失调电压：在输入共模范围内为0.5mV至5mV。
5. 传播延迟：20mV过驱动时为270ps，100mV和200mV过驱动时为280ps。

六、典型工作特性

通过典型工作特性曲线，我们可以更直观地了解比较器在不同条件下的性能表现。例如，电源电流与电源电压、温度的关系，共模抑制比与温度的关系等。这些曲线有助于我们在实际应用中进行参数优化。

七、引脚配置与描述

引脚配置

MAX40026和MAX40025A/MAX40025C具有不同的引脚配置，但功能相似。

引脚功能

• OUT - 和OUT + 为LVDS输出，需连接100Ω终端电阻。
• IN - 和IN + 为输入引脚。
• VCC为正电源引脚，GND为接地引脚。

八、详细描述

LVDS输出

每个LVDS输出有一个3.25mA的开关电流源，外部100Ω电阻差分端接，产生±350mV的差分输出。输出共模电压维持在1.23V，与电源电压无关，且全差分LVDS输出比单端输出具有更低的EMI。

系统定时定义

明确了传播延迟、过驱动电压、上升时间、下降时间等定时参数的定义，有助于准确理解和设计系统。

传播延迟

传播延迟定义为差分比较器输入电压极性改变与输出达到高低电平转换中点之间的延迟。由于互补输出之间的不匹配，高低电平转换的定时参数会略有不同，这种差异被视为传播延迟偏差。

传播延迟色散

传播延迟色散受输入过驱动电压和输入压摆率的影响。在10mV至1V的宽输入过驱动范围内，色散通常小于25ps；在0.4V/μs至1V/μs的输入压摆率范围内，色散通常小于15ps。

迟滞

在噪声环境中，为比较器添加少量迟滞有助于处理缓慢移动且叠加小噪声的输入信号。MAX40025C无内部迟滞，适用于检测非常小且快速变化的信号；MAX40025A内部迟滞为2.5mV，MAX40026为1.5mV，可提高在噪声环境中检测较大差分输入信号的能力。

输入级电路

MAX40025/MAX40026内部保护电路可防止大差分输入电压对精密输入级造成损坏。输入电路允许输入共模范围扩展到正电源轨以上100mV，但输入超出共模范围会导致输入饱和和传播延迟增加。

九、应用信息

关键布局指南

1. 使用低阻抗接地平面的PCB板。
2. 在GND和VCC之间尽可能靠近引脚安装一个或多个10nF陶瓷电容，以减少走线阻抗和电容ESR的影响。
3. 选择低电感和低ESR的旁路电容。
4. 为LVDS输出使用100Ω终端电阻，直接连接在OUT + 和OUT - 之间。若LVDS输入与输出距离较远，使用100Ω微带线连接输出引脚和终端电阻，并确保终端电阻靠近FPGA或其他目标组件的LVDS输入。
5. 避免输入和输出之间的寄生耦合，防止振荡。
6. 尽量减少寄生布局电感。
7. 推荐使用高性能基板材料（如Rogers）。
8. 采用差分微带线布局，并在MAX40025或MAX40026的输入和输出附近进行端接，避免产生不必要的短截线。

输入压摆率

为避免噪声引起的抖动，输入压摆率应大于1V/μs。较慢的压摆率可能导致输入电压接近阈值时产生振荡，消除反馈路径可停止振荡。

典型应用电路

• 差分飞行时间测量电路接收部分：光电二极管将光转换为电流，驱动MAX40658跨阻放大器，其输出连接到MAX40025高速比较器。MAX40025在入射光脉冲强度足以改变比较器输入信号极性时产生差分输出脉冲。
• 单端飞行时间测量电路接收部分：跨阻放大器采用单端输出配置，驱动比较器的一个输入。通过选择R1和R2的值可调整阈值电压。

十、订购信息

不同型号的MAX40025A/MAX40025C/MAX40026在温度范围、引脚封装、顶部标记和迟滞等方面存在差异，可根据具体应用需求进行选择。

综上所述，MAX40025A/MAX40025C/MAX40026高速比较器以其出色的性能和丰富的特性，为电子工程师在高速信号处理、距离测量、通信等领域提供了可靠的解决方案。在设计过程中，我们需要充分考虑其各项参数和布局要求，以实现最佳性能。你在使用类似高速比较器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。