低功耗高精度双比较器 ADCMP341/ADCMP343 深度解析

在电子设计领域，比较器是一种常见且关键的器件，它能对两个输入信号进行比较并输出相应的高低电平信号。今天，我们要详细探讨的是 Analog Devices 公司推出的 ADCMP341/ADCMP343 双比较器，这两款器件在低功耗、高精度方面表现出色，适用于多种应用场景。

文件下载：ADCMP343.pdf

产品概述

ADCMP341/ADCMP343 是两款集成了两个低功耗、高精度比较器和一个 400 mV 参考电压源的器件，采用 8 引脚 SOT - 23 封装。其供电范围为 1.7 V 至 5.5 V，典型静态电流仅为 6.5 µA，非常适合用于低电压系统监测和便携式应用。

特性亮点

高精度阈值

具备 400 mV ± 0.275% 的阈值，在不同的供电电压和温度条件下，阈值电压的变化范围相对较小，能够提供稳定可靠的比较功能。例如，在 (V{DD}=1.7 V)、(T{A} = 25°C) 时，阈值电压在 396.6 mV 至 404.3 mV 之间。

可编程迟滞

用户可以通过电阻串来编程迟滞，这一特性为设计提供了更大的灵活性。迟滞的设置可以有效避免输入信号在阈值附近波动时导致输出频繁跳变，提高系统的稳定性。

低功耗设计

静态电流低至 6.5 µA 典型值，在电池供电的便携式设备中使用时，能够显著延长电池的使用寿命。

宽输入范围

输入范围包含地，且输入偏置电流最大为 ±5 nA，能够适应多种不同的输入信号。

开漏输出

开漏输出支持线与连接，方便多个比较器输出进行逻辑组合。

不同输入极性选择

ADCMP341 为同相输入，ADCMP343 为反相输入，用户可以根据具体的应用需求进行选择。

应用场景

• 便携式应用：如智能手机、平板电脑等设备中的电池电量监测、信号比较等功能。
• Li - Ion 监测：对锂电池的电压进行监测，确保电池的安全和正常使用。
• 手持仪器：如万用表、示波器等，提供高精度的信号比较功能。
• LED/继电器驱动：根据输入信号的比较结果控制 LED 的亮灭或继电器的开关。
• 光隔离器驱动：在需要电气隔离的应用中，驱动光隔离器。
• 控制系统：用于工业自动化、智能家居等控制系统中的信号比较和判断。

工作原理

迟滞编程

迟滞是通过三个电阻组成的电阻串来确定的。电阻串的上下抽头点分别连接到每个比较器的 ±INA_U 和 ±INA_L 引脚。比较器输出的状态决定了哪个引脚内部连接到比较器的输入。当比较器输出状态改变时，会切换输入引脚，从而实现迟滞功能。

内部结构

每个比较器的一个输入内部连接到 400 mV 参考电压，另一个输入通过内部多路复用器从 ±INA_U 或 ±INA_L 引脚外部获取，输出状态决定了具体连接哪个引脚。

规格参数

阈值电压

阈值电压在不同的供电电压和温度条件下有所变化，具体数值可参考规格表。在 (V{DD}=3.3 V)、(T{A} = 25°C) 时，阈值电压典型值为 400.4 mV，阈值电压精度为 ±0.275%。

供电电流

供电电流在 (V{DD}=1.7 V) 时典型值为 6.5 µA，在 (V{DD}=5.5 V) 时典型值为 9 µA。

动态性能

• 高到低传播延迟：在 (V{DD}=5 V)、(V{OL}=400 mV) 时为 10 µs。
• 低到高传播延迟：在 (V{DD}=5 V)、(V{OH}=0.9 × V_{DD}) 时为 8 µs。
• 输出上升时间：在 (V{DD}=5 V)、(V{O}=(0.1 to 0.9) × V_{DD}) 时为 0.5 µs。
• 输出下降时间：在 (V{DD}=5 V)、(V{O}=(0.1 to 0.9) × V_{DD}) 时为 0.07 µs。

引脚配置与功能

引脚编号	引脚名称	功能描述
1	OUTA	比较器 A 的开漏输出
2	±INA_U	监测比较器 A 的模拟输入电压，连接到电阻串的上抽头点
3	±INA_L	监测比较器 A 的模拟输入电压，连接到电阻串的下抽头点
4	GND	接地
5	±INB_L	监测比较器 B 的模拟输入电压，连接到电阻串的下抽头点
6	±INB_U	监测比较器 B 的模拟输入电压，连接到电阻串的上抽头点
7	VDD	电源引脚
8	OUTB	比较器 B 的开漏输出

典型性能特性

阈值电压分布

从典型性能曲线可以看出，上升输入阈值电压在不同的供电电压和温度条件下有一定的分布范围。例如，在 (V_{DD}=5V) 时，上升输入阈值电压的分布情况可以通过相应的曲线进行查看。

阈值电压与温度、供电电压的关系

阈值电压会随着温度和供电电压的变化而发生一定的漂移。在实际设计中，需要考虑这些因素对系统性能的影响。

供电电流与供电电压的关系

静态供电电流随着供电电压的升高而略有增加，但整体变化范围不大，体现了该器件的低功耗特性。

应用设计要点

迟滞编程

在选择电阻值时，需要考虑输入偏置电流可能带来的误差。首先选择 R3 的电阻值，要确保流过 R3 的电流远大于输入偏置电流，以减小误差。计算公式如下： [I{R 3} gg I{BIAS }] [R 3=frac{V{R E F}}{I{R 3}}] [R 2=frac{R{3}left(V{RISING }-V{FALLING }right)}{V{FALLING }}] [R 1=left(R 3 timesleft(frac{V{RISING }}{V{REF }}-1right)right)-R 2] 其中，(V{REF }) 是片上参考电压，(I{BIAS}) 是最大指定输入偏置电流，(V{RISING }) 和 (V{FALLING }) 分别是期望的上升和下降触发电压。

布局建议

正确的布局对于提高器件的抗干扰能力非常重要。输入电阻应尽量靠近器件，以减少长走线引入的噪声。同时，建议在布局下方使用接地平面。对于小迟滞和使用大阻值 R3 电阻的情况，可能需要在 ±INx_U 节点添加去耦电容来降低噪声。

总结

ADCMP341/ADCMP343 双比较器以其高精度、低功耗、可编程迟滞等特性，为电子工程师在设计低电压系统和便携式设备时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求合理选择器件的输入极性、编程迟滞，并注意布局布线等细节，以充分发挥该器件的性能优势。大家在使用这两款器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有一些独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。