高速比较器 ADCMP604/ADCMP605：特性、应用与设计要点

在电子设计领域，高速比较器是实现精确信号处理和转换的关键组件。今天，我们将深入探讨 Analog Devices 公司的 ADCMP604/ADCMP605 高速比较器，了解其特性、应用场景以及设计过程中的注意事项。

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一、产品概述

ADCMP604/ADCMP605 是基于 Analog Devices 专有 XFCB2 工艺制造的高速比较器。它们具有输入范围广、低噪声、LVDS 兼容输出驱动等特点，还配备了可调迟滞和/或关断输入的 TTL/CMOS 锁存输入。这种设计使得它们在各种高速应用中表现出色，且易于使用。

二、关键特性

2.1 电源和输入范围

该比较器能在 2.5V 至 5.5V 的单电源下工作，输入信号范围为 -0.5V 至 (V_{CCI}) + 0.2V。其灵活的电源方案支持单电源和分离输入/输出电源，在分离电源模式下，ADCMP605 无排序限制，能在降低功耗的同时支持更宽的输入信号范围。

2.2 高速性能

• 传播延迟：仅 1.5ns，均方根随机抖动（RJ）为 1ps，过驱动和压摆率色散通常小于 50ps，能实现快速准确的信号比较。
• 带宽：输入带宽高达 500MHz，可处理高频信号。

2.3 输出特性

LVDS 兼容输出级可直接驱动任何标准 LVDS 输入，且输入级能有效保护免受大输入过驱动影响，即使超出有效输入信号范围，输出也不会反相。

2.4 其他特性

• 迟滞和锁存功能：通过单引脚控制实现可编程迟滞和锁存，提高了设计的灵活性。
• 关断引脚：ADCMP605 具备关断引脚，方便控制器件的工作状态。

三、电气规格

3.1 直流输入特性

• 电压范围：输入电压范围为 -0.5V 至 (V{CCI}) + 0.2V，共模范围为 -0.2V 至 (V{CCI}) + 0.2V。
• 失调电压和偏置电流：失调电压典型值为 ±2mV，偏置电流为 ±5.0μA。

3.2 交流性能

• 上升/下降时间：典型值为 600ps。
• 传播延迟：在不同条件下，传播延迟有所不同，如 (V{CCI}=V{CCO}=2.5V)，(V{OD}=50mV) 时，典型值为 3.0ns；(V{CCI}=V{CCO}=2.5V)，(V{OD}=10mV) 时，典型值为 1.6ns。

3.3 电源特性

• 电源电压范围：输入和输出电源电压范围为 2.5V 至 5.0V。
• 功耗：在 2.5V 电源下，功耗为 37mW。

四、应用场景

4.1 高速仪器仪表

能快速准确地比较信号，为仪器仪表提供高精度的测量和控制。

4.2 时钟和数据信号恢复

有效恢复时钟和数据信号，确保信号的完整性和准确性。

4.3 逻辑电平转换

实现不同逻辑电平之间的转换，满足各种电路的接口需求。

4.4 脉冲光谱学

在脉冲光谱学中，用于精确检测和处理脉冲信号。

4.5 高速线路接收器

作为高速线路接收器，能快速响应和处理输入信号。

五、设计要点

5.1 电源和接地布局

• 低阻抗电源平面：使用低阻抗的电源平面，特别是输出电源平面（(V_{CCO})）和接地平面（GND），以减少电源噪声和干扰。
• 旁路电容：在 (V{CCI}) 和 (V{CCO}) 引脚附近放置多个高质量的 0.01μF 旁路电容，并通过冗余过孔连接到 GND 平面，为输出电流提供最短的返回路径。

5.2 LVDS 兼容输出级

为实现指定的传播延迟色散性能，需将寄生电容负载控制在指定最小值以下。

5.3 锁存功能的使用

锁存输入具有很高的灵活性，可悬空或由标准 TTL/CMOS 器件驱动。此外，该引脚还可作为迟滞控制引脚，通过连接外部下拉电阻或电流源来调整迟滞。

5.4 性能优化

• 布局设计：合理的布局设计可减少杂散电容、电感和布局寄生效应，避免振荡和性能下降。
• 源阻抗：尽量降低源阻抗，以提高输入带宽和整体响应。

六、典型应用电路

文档中给出了多个典型应用电路，如自偏置 50% 限幅器、LVDS 中继器、带迟滞调整的锁存器、压控振荡器等。这些电路为实际应用提供了参考，工程师可根据具体需求进行设计和调整。

七、总结

ADCMP604/ADCMP605 高速比较器凭借其出色的性能和丰富的特性，在高速信号处理领域具有广泛的应用前景。在设计过程中，工程师需充分考虑电源和接地布局、输出负载、锁存功能等因素，以实现最佳性能。你在使用类似比较器时遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。