高速精密比较器AD790：特性、应用与设计要点

在电子工程师的日常设计工作中，比较器是一种常用的基础器件。今天要给大家详细介绍一款性能出色的比较器——AD790，它在速度、精度和多功能性方面表现卓越，适用于多种模拟信号处理和数据采集系统。

文件下载：AD790.pdf

一、AD790的特性亮点

1. 高速与高精度兼备

AD790具有45ns的最大传播延迟，能够快速响应输入信号的变化。同时，它采用了Analog Devices的互补双极（CB）工艺，实现了快速响应时间和出色的输入电压分辨率（最大1mV），为高精度的信号处理提供了保障。

2. 宽电源电压范围

该比较器支持单5V或双±15V电源供电，单电源模式下输入可参考地，这是其他比较器所不具备的特点。双电源模式下，它能处理最大15V的差分输入电压，方便与大振幅和动态信号进行接口。此外，还能接受从单5V到双+5V/–12V、±5V或+5V/±15V等多种电源电压组合。

3. 低功耗设计

AD790的功耗极低，在同速度范围内的比较器中处于领先地位，仅为60mW，有助于降低系统的整体功耗。

4. 抗干扰能力强

内置的迟滞和低毛刺输出级设计，有效减少了不必要的振荡，使AD790比标准开环比较器更易于使用。迟滞与宽输入电压范围相结合，使其能够对慢速、低电平（如10mV）信号和快速、大振幅（如10V）信号做出响应。

5. 输出特性优良

输出摆幅在(V{LOGIC})和地之间对称，在各种输入和输出条件下都能提供可预测的输出。输出高电平和低电平由(V{LOGIC})（5V）、地和晶体管等效肖特基钳位精确控制，与TTL和CMOS逻辑要求兼容。

6. 多种封装形式

提供8引脚塑料和密封陶瓷双列直插式封装（N、Q），以及符合EIA - 481A标准的卷带封装，方便不同应用场景的选择。

7. 多温度等级可选

有五种性能等级可供选择，AD790J和AD790K适用于商业温度范围（0°C至70°C），AD790A和AD790B适用于工业温度范围（–40°C至+85°C），AD790S适用于军事温度范围（–55°C至+125°C）。

二、AD790的应用场景

1. 过压检测窗口比较器

利用其宽差分输入范围，可直接将输入信号连接到比较器的高阻抗输入，无需特殊的钳位二极管来限制输入电压，适用于监测大振幅信号。

2. 单电源接地参考过载检测器

可作为单电源供电的敏感负载的过载检测器，通过比较PC板迹线上的电压与参考电压，实现过载检测功能。

3. 精密全波整流器

凭借高速和高精度的特性，能够对低至几mV或高至10V的信号进行整流。不过，由于总比较器加开关延迟约为100ns，最大输入频率限制在1MHz以实现清晰的整流效果。

4. 双极性到CMOS/TTL线路接收器

可在单5V电源供电的情况下接收双极性信号（如±5V），并将其转换为CMOS/TTL逻辑电平，这是其他比较器难以完成的任务。

三、电路设计要点

1. 输出级设计

AD790的输出级采用独特的架构，与传统的TTL或CMOS输出级不同。它通过放大器A1和A2以特定方式驱动输出晶体管，减少了输出晶体管之间的电流流动，避免了大电流尖峰的出现，降低了对电源的干扰，减少了反馈到输入的干扰，从而避免了不必要的振荡。输出高电平和低电平由(V_{LOGIC})、地和晶体管等效肖特基钳位精确控制，与TTL和CMOS逻辑兼容。

2. 迟滞设计

AD790利用内部反馈在输入参考电压周围产生迟滞。输入失调电压(V{os})是迟滞范围中心与地电平之间的差值，迟滞电压(V{H})是迟滞范围宽度的一半。这种内置迟滞功能可防止输入信号缓慢越过地电平时产生振荡。

3. 电源连接与旁路

在电源连接方面，单电源供电时，电源电压可在4.5V至7V之间；双电源供电时，需满足(+V{S} geq V{LOGIC} - 0.5V)且(-V_{S} ≤0)。为确保稳定性，应使用0.1µF陶瓷电容直接连接到AD790的电源引脚，以提供比较器切换期间的瞬态电流。同时，要保证电路板上的电源地和AD790的GND引脚有公共接地引线，为电源电流提供正确的返回路径。

4. 锁存操作

AD790具有锁存功能，当引脚5置低时，比较器的决策被“锁存”，输出状态保持不变，不响应输入的变化。正确捕获输入信号需要遵循图4所示的时序关系，引脚5应用CMOS或TTL逻辑电平驱动。不使用时，引脚5应连接到正逻辑电源。使用双电源时，建议在引脚5和驱动逻辑门之间串联一个510Ω电阻，以限制上电期间的输入电流。

四、总结

AD790以其高速、高精度、宽电源电压范围、低功耗和抗干扰能力强等优点，成为模拟信号处理和数据采集系统中通用比较器的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计需求，合理利用其特性，同时注意电路设计中的要点，以充分发挥AD790的性能优势。大家在使用AD790的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。