MAX900 - MAX903高速低功耗电压比较器：性能、应用与设计要点

一、前言

在电子设计领域，电压比较器是一种常见且关键的器件，广泛应用于各种数据处理和信号检测电路中。今天我们要深入探讨的是Maxim公司的MAX900 - MAX903系列高速低功耗电压比较器。不过需要注意的是，MAX900采用的制造工艺已不再可用，不推荐用于新设计，但对于现有用户，其数据手册仍有参考价值。

文件下载：MAX901.pdf

二、产品概述

（一）主要特性

• 高速响应：具有快速的传播延迟，在5mV过驱动时典型值为8ns，这使得它们非常适合用于高速A/D转换器、采样电路、线路接收器、V/F转换器等对速度要求较高的数据判别应用。
• 低功耗：每个比较器在+5V供电时功耗仅为18mW，有效降低了系统的整体功耗。
• 灵活的电源供应：可以使用单独的模拟和数字电源供电，也可以使用单一的组合电源电压。模拟电源范围灵活，可为+5V至+10V或±5V，输入范围包含负电源轨，在单电源供电时允许进行接地检测。
• TTL兼容：输出为TTL逻辑电平，并且除MAX901外，其他型号配备独立的TTL兼容锁存输入，当锁存输入被拉低时，比较器输出状态将保持不变。

（二）产品型号与订购信息

该系列包含MAX900、MAX901、MAX902和MAX903等型号，每种型号有不同的温度范围和引脚封装可供选择，如20引脚塑料DIP、20引脚宽SO、16引脚塑料DIP等。对于追求更低功耗的设计，可参考MAX9201/MAX9202/MAX9203的数据手册，它们引脚兼容且功耗仅为该系列的一半。

三、电气特性

（一）绝对最大额定值

在使用过程中，需要注意器件的绝对最大额定值，如内部功耗最大为500mW，在+100°C以上需按10mW/°C进行降额。长时间处于绝对最大额定值条件下可能会影响器件的可靠性。

（二）电气参数

• 电源电流与功耗：不同型号在不同电源条件下的模拟和数字电源电流及功耗有所差异。例如，在典型条件下，MAX900A/MAX901A的正模拟电源电流Icc典型值为10mA，负模拟电源电流Iee典型值为7mA，数字电源电流Idd典型值为4mA，功耗PD典型值为70mW。
• 输入输出特性：输入失调电压VOS、输入偏置电流IB、输入失调电流IOS等参数反映了比较器的输入特性；输出高电压VOH和输出低电压VOL则决定了输出电平的范围。不同型号在不同温度和电源条件下这些参数会有所波动。
• 响应时间：输入到输出的高响应时间tpd+和低响应时间tpd - 在典型条件下为8ns（5mV过驱动），不同型号和条件下会有一定变化。同时，各输出之间的响应时间差异∆tpd也有相应的规格要求。

四、引脚配置与功能

文档中详细给出了MAX901、MAX902和MAX903的引脚配置图，不同引脚具有不同的功能，如输入引脚（IN - 、IN + ）用于输入模拟信号，输出引脚（OUT）输出比较结果，锁存输入引脚（LATCH）用于控制输出状态的锁存，电源引脚（VCC、VEE、VDD）提供不同类型的电源等。在设计电路时，需要根据实际需求正确连接这些引脚。

五、应用设计要点

（一）电路布局

由于MAX900 - MAX903具有较大的增益带宽传递函数，为了实现其高速性能，需要采取特殊的布局措施。例如，使用具有良好低电感接地平面的印刷电路板，将去耦电容尽可能靠近电源引脚安装，模拟VCC和数字VDD分别使用去耦电容，同时注意输入和输出引脚的引线长度，避免产生不必要的寄生反馈。此外，建议直接将器件焊接到电路板上，而不是使用插座。

（二）输入摆率要求

与所有高速比较器一样，MAX900 - MAX903在输入信号穿越线性区域时可能会产生振荡问题。为了避免输出波形出现振荡或台阶，输入信号必须满足最小摆率要求。振荡问题在很大程度上与电路板布局、耦合源阻抗和杂散输入电容有关，不良的布局和大的源阻抗会导致器件振荡并增加最小摆率要求。在某些应用中，可以在输出和+输入之间施加一些正反馈，但这会在输入端子处引入迟滞。

（三）TTL输出与锁存输入

比较器的TTL输出级经过优化，可驱动低功耗肖特基TTL，扇出为4。当锁存输入连接到逻辑高电平时，比较器对输入变化立即响应；当锁存输入连接到TTL低电平时，比较器输出将锁定在锁存命令施加瞬间的状态，不再响应后续的输入变化。需要注意的是，MAX901没有锁存功能。

（四）电源供应

该系列比较器可以使用单独的模拟和数字电源或单一的+5V电源供电。模拟电源范围灵活，在单电源供电时（VEE接地），VCC可为+5V至+10V；也可以使用±5V的分离电源。数字电源VDD始终需要+5V。在高速混合信号应用中，使用分离电源（图1C）可以隔离模拟和数字信号，避免数字环境的噪声对模拟输入信号产生不利影响。

六、典型应用案例

通过将两个四通道模拟比较器与一个八进制8位D/A转换器（MX7228）相结合，可以同时执行多个报警和极限检测功能，无需外部调整。MX7228的内部锁存器允许系统处理器独立设置每个比较器的极限点，并随时更新这些设置。这种组合可以实现对多个输入信号的监控和报警功能，如文档中的图8所示的报警电路，可对八个独立输入进行电平监控。

七、总结

MAX900 - MAX903系列高速低功耗电压比较器具有出色的性能和灵活的应用特性，但在新设计中需要谨慎考虑MAX900的可用性。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，合理选择型号、优化电路布局、满足输入输出要求，并正确使用电源和锁存功能，以充分发挥这些比较器的优势，实现可靠的电路设计。你在使用这类比较器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。