高速比较器 ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553：特性、应用与设计指南

在高速电子设计领域，比较器的性能往往对整个系统的表现起着关键作用。今天，我们就来深入了解一下 Analog Devices 推出的单电源、高速 PECL/LVPECL 比较器 ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553。

文件下载：ADCMP553.pdf

一、特性亮点

1. 高速性能

这款比较器具有 500 ps 的输入到输出传播延迟，以及 125 ps 的过驱动离散度。过驱动离散度是衡量不同过驱动条件下传播延迟差异的重要指标，对于高速比较器而言，这一特性尤为关键。此外，其等效输入上升时间带宽 > 750 MHz，典型输出上升/下降时间为 500 ps，这些参数都充分体现了它在高速应用中的卓越性能。

2. 兼容性与灵活性

它采用单电源供电，输出为差分 PECL/LVPECL 兼容信号，能够直接驱动 50 Ω 终端的传输线。同时，内部集成了锁存控制和上拉电阻，支持跟踪、跟踪保持或采样保持等多种工作模式。而且，电源抑制比大于 70 dB，最小脉冲宽度为 700 ps，还具备可编程迟滞功能，为设计带来了更多的灵活性。

二、应用场景

ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 的应用十分广泛，涵盖了自动测试设备、高速仪器、示波器和逻辑分析仪前端、窗口比较器、高速线路接收器、阈值检测、峰值检测、高速触发器、患者诊断、磁盘驱动器读取通道检测、手持测试仪器、过零检测器、线路接收器和信号恢复、时钟驱动器等众多领域。

三、性能参数详解

1. 传播延迟与离散度

在不同的过驱动电压下，传播延迟表现稳定。例如，在过驱动电压为 1 V 时，传播延迟为 500 ps；在 20 mV 时，为 625 ps。过驱动离散度在 20 mV ≤ VOD ≤ 1.0 V 范围内典型值为 75 ps，确保了在不同输入条件下的高精度定时。

2. 输入输出特性

输入偏置电流、输入失调电流、输入电容等参数都有明确的规格。输出电压高电平（VOH）和低电平（VOL）在 PECL 50 Ω 负载下也有相应的取值范围。此外，输出的上升/下降时间典型值为 500 ps，保证了快速的信号转换。

3. 电源特性

对于 ADCMP551/ADCMP552，输入电源电流在 3.3 V 时为 8 - 17 mA，输出电源电流在无负载时为 3 - 9 mA，有负载时为 40 - 70 mA。电源抑制比方面，输入电源大于 70 dB，输出电源大于 85 dB，有效降低了电源波动对性能的影响。

四、设计要点

1. 高速设计技巧

在高速应用中，使用低阻抗接地平面至关重要。多层板中的接地平面可以提供低电感接地，减少接地反弹和杂散电容的影响。同时，为电源提供旁路电容也是必不可少的。在每个电源引脚附近放置 1 μF 电解旁路电容和 10 nF 陶瓷电容，能够有效降低电源电压纹波和高频开关时的电压波动。

2. 锁存功能使用

锁存使能输入为低电平有效。如果不使用锁存功能，可以将锁存使能输入引脚悬空，内部上拉电阻会将锁存设置为透明模式。若要使用锁存功能，则需要在输入提供有效的 PECL 电压，并参考 VCCI。

3. 未使用比较器处理

当 ADCMP551/ADCMP552 中的一个比较器阶段未使用时，应避免其输入浮空。可以通过确保两个输入之间至少有一个二极管压降，并正确连接锁存使能输入，将输出强制为固定状态，防止输出振荡。

4. 终端匹配

为了获得最佳性能，应使用适当的 PECL 终端匹配。ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 的开集电极输出应通过 50 Ω 电阻连接到 VCCO - 2.0 V 或其他等效的 PECL 终端。如果高速 PECL 信号需要传输超过 1 厘米，可能需要使用微带或带状线技术来确保正确的过渡时间和防止输出振铃。

五、迟滞功能

在噪声环境或输入信号接近开关阈值时，比较器的迟滞功能可以有效避免状态频繁切换。在 ADCMP552 中，迟滞通过可编程迟滞引脚产生。通过在 HYS 引脚和 VCCI 之间连接一个电阻或使用电流源，可以独立于输出摆幅产生对称的迟滞。这种方式生成的迟滞与输出逻辑电平无关，并且在触发点周围对称。

六、封装与订购信息

ADCMP551 采用 16 引脚 QSOP 封装，ADCMP552 采用 20 引脚 QSOP 封装，ADCMP553 采用 8 引脚 MSOP 封装。在订购时，需要根据具体的温度范围、封装选项等进行选择。

总之，ADCMP551/ADCMP552/ADCMP553 以其出色的高速性能、丰富的功能和灵活的设计特点，为高速电子设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和设计要求，合理运用这些特性，以实现最佳的系统性能。你在使用类似比较器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。