探索MAX965 - MAX970：超低电压微功耗比较器的卓越性能

在电子设计领域，对于低电压、微功耗且性能卓越的比较器需求日益增长。MAX965 - MAX970系列单/双/四通道微功耗比较器，凭借其独特的特性，在众多应用场景中脱颖而出。今天，我们就来深入了解一下这款比较器。

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产品概述

MAX965 - MAX970系列比较器具备轨到轨输入和输出功能，可在低至 +1.6V 的单电源下稳定工作，每个比较器的功耗低于5µA。其开漏输出可被拉至高于VCC至接地以上6V（最大值），轨到轨输入共模电压范围使其非常适合超低电压操作。此外，+1.6V 至 +5.5V 的单电源工作电压范围，使其成为双电池供电应用的理想选择。

应用场景广泛

该系列比较器适用于多种应用场景，如双电池供电/便携式系统、窗口比较器、阈值检测器/鉴别器、移动通信、电压电平转换以及接地/电源感应应用等。

产品特性

超低电压与轨到轨性能

• 超低单电源操作：能够在低至 +1.6V 的电压下工作，为低功耗设计提供了可能。
• 轨到轨共模输入电压范围：允许输入信号接近电源轨，增强了对不同电压信号的处理能力。

低功耗与高速响应

• 微功耗设计：每个比较器的静态电源电流仅为 3µA，有效降低了整体功耗。
• 快速传播延迟：在 50mV 过驱动下，传播延迟仅为 10µs，确保了快速的信号响应。

高精度参考与灵活输出

• 精确内部参考：MAX965/967/968/969 具备 1.235V ±1.5% 的精密内部参考，为比较提供了稳定的基准。
• 开漏输出：开漏输出可灵活连接外部上拉电阻，实现不同的电压电平转换。

节省空间的封装

该系列产品提供节省空间的封装选项，如 8 引脚 µMAX（MAX965 - MAX968）和 16 引脚 QSOP（MAX969/MAX970），适合对空间要求较高的设计。

绝对最大额定值与电气特性

绝对最大额定值

在使用该系列比较器时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压（VCC）最大为 +6V，输入引脚电流最大为 ±20mA 等。超出这些额定值可能会导致器件永久性损坏。

电气特性

• 电源电压范围：不同封装在不同温度范围下的电源电压范围有所差异，如 8 引脚 µMAX 封装在 -40°C 至 +85°C 温度范围内，电源电压范围为 1.8V 至 5.5V。
• 比较器性能：包括电源抑制比、共模电压范围、输入失调电压等参数，这些参数直接影响比较器的性能和精度。

详细工作原理

比较器输入

MAX965 - MAX970 的输入共模范围为 -0.25V 至 VCC，在这个范围内，两个比较器输入可以在任意差分电压下工作，并显示正确的输出逻辑状态。其最低工作电压为 1.6V，当电源电压低于 1.6V 时，性能会下降，电源电流也会降低。不过，比较器通常仍能在低至 1V 的电源电压下继续工作，但输出灌电流能力会降低，传播延迟会增加。

比较器输出

该系列比较器采用了独特的压摆率控制输出级，通过外部上拉电阻实现轨到轨操作。在输出从高到低的转换过程中，输出压摆率受到限制，从而最大限度地减少了开关电流。

电压参考

当 VCC 大于 1.6V 但小于 5.5V 时，内部 1.235V 带隙基准在商业温度范围内的精度为 ±1.5%，在扩展温度范围内的精度为 ±2.5%。REF 输出通常能够提供 50µA 的电流。为了降低参考噪声或提供抗噪声能力，可以使用电容（0.1nF 至 0.1µF）对 REF 进行旁路。

噪声考虑

比较器的有效宽带峰峰值噪声约为 10µV，电压参考在使用 0.1µF 旁路电容时的峰峰值噪声接近 1.0mV。因此，当比较器与参考一起使用时，组合峰峰值噪声约为 1.0mV。在设计时，应避免任何输出到参考引脚的电容耦合，以防止串扰增加参考的实际噪声。

应用信息

迟滞设计

许多比较器在运行的线性区域会因噪声或寄生反馈而产生振荡。MAX965 - MAX970 具有内部迟滞功能，可有效抵抗寄生效应和噪声。此外，通过外部电阻，MAX965/967/968/969 的迟滞可编程至 ±50mV。

MAX965/967/968/969 的迟滞编程

通过在 REF 和 HYST 之间连接电阻 R1，在 HYST 和 GND 之间连接电阻 R2，可以为这些型号添加迟滞。迟滞带（VHB）约为 HYST 和 REF 之间电压的两倍，范围从 ±1mV 到最大 ±50mV。可使用以下公式计算 R1 和 R2 的值： [R 1=left(V{HB} / 2right) / I{REF }] [R 2=left(V{REF}-left(V{HB} / 2right)right) / I_{REF }] 其中，IREF 为参考源提供的电流，典型值不超过 12µA，且应远大于 HYST 泄漏电流（典型值为 5nA）。选择 0.1µA 至 4µA 之间的 IREF 值较为合适。

MAX966/MAX970 的迟滞生成

这两款型号没有 HYST 引脚，可使用三个电阻通过正反馈来生成迟滞。但这种方法通常比使用 HYST 引脚的方法消耗更多电流，且会减慢迟滞响应时间。计算电阻值的步骤如下：

1. 选择 R3，使通过 R3 的电流至少为 500nA，以减小泄漏电流引起的误差。可使用公式 (R 3=V{REF } / 500 nA) 和 (R 3=left(V{REF}-V_{CC} / 500 nAright)) 计算，选择较小的电阻值。
2. 选择所需的迟滞带（VHB）。
3. 计算 R1：(R 1=(R 3+R 4) times(V{H B} / V{C C}))。
4. 选择 VIN 上升时的跳变点。
5. 计算 R2：[R 2=frac{1}{left(frac{V{THR}}{V{REF} × R 1}right)-frac{1}{R 1}-frac{1}{R 3+R 4}}]
6. 验证跳变电压和迟滞： [Hysteresis =V{THR}-V{THE}] [V{T H R}=V{R E F} × R 1 timesleft(frac{1}{R 1}+frac{1}{R 2}+frac{1}{R 3+R 4}right)] [V{THF}=V{THR}-left(frac{R 1 × V_{CC}}{R 3+R 4}right)]

电路布局与旁路

在设计电路时，如果电源阻抗较低，则不需要电源旁路电容；但当电源阻抗较高或电源引线较长时，应使用 100nF 的旁路电容。同时，应尽量减小信号引线长度，以减少输入和输出之间的杂散电容，避免引起不稳定。

实际应用案例

• 红外接收器：可将 MAX965 用作红外接收器。红外光电二极管根据红外光的强度产生电流，该电流在 R1 上产生电压。当该电压超过施加到反相输入的参考电压时，输出发生转换。可选的 R3 可为电路提供额外的迟滞，以增强抗噪声能力。
• 双电池到 TTL 逻辑电平转换器：使用 MAX965 可将双电池电压信号转换为 TTL 兼容信号。比较器的电源电压来自双电池供电，输出上拉至 5V 电源。

总结

MAX965 - MAX970 系列比较器以其卓越的性能、低功耗和广泛的应用场景，为电子工程师提供了一个强大的设计工具。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择型号，并注意其电气特性、迟滞设计和电路布局等方面的问题。希望本文能为大家在使用该系列比较器时提供一些有益的参考。你在使用这类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。