LTC1440/LTC1441/LTC1442：超低功耗比较器的卓越之选

在电子设计领域，对于比较器的需求日益增长，尤其是在低功耗、高性能的应用场景中。Linear Technology的LTC1440/LTC1441/LTC1442系列超低功耗单/双比较器，凭借其出色的特性和广泛的应用范围，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这款优秀的产品。

文件下载：LTC1442.pdf

一、产品特性亮点

1. 超低静态电流

LTC1440的典型静态电流仅为2.1µA，这在电池供电的系统中尤为重要，能够显著延长电池的使用寿命。想象一下，如果你的设备需要长时间运行而无需频繁更换电池，超低静态电流的比较器就能帮你轻松实现这一目标。

2. 参考输出能力

参考输出能够驱动0.01µF的电容，并且不会产生振荡。这为电路设计提供了更大的灵活性，工程师可以更方便地进行滤波和稳定化处理。

3. 可调迟滞

LTC1440/LTC1442具备可调迟滞功能，通过使用两个电阻和HYST引脚，能够轻松编程比较器的迟滞。这有助于减少噪声干扰，提高比较器的稳定性和可靠性。你是否在设计中遇到过因为噪声而导致比较器误触发的问题呢？可调迟滞功能或许能帮你解决这个困扰。

4. 宽电源范围

该系列支持单电源2V至11V，或双电源±1V至±5.5V的供电。输入电压范围涵盖负电源，这使得它们能够适应各种复杂的电源环境，满足不同应用的需求。

5. TTL/CMOS兼容输出

输出与TTL/CMOS兼容，能够直接与数字电路接口，方便系统集成。同时，输出能够连续提供40mA的源电流，具备较强的驱动能力。

6. 快速传播延迟

在10mV过驱动下，传播延迟仅为12µs，且无撬棍电流。这使得比较器能够快速响应输入信号的变化，在高速应用中表现出色。

二、应用领域广泛

1. 电池供电系统监测

由于其超低功耗的特性，LTC1440/LTC1441/LTC1442非常适合用于电池供电系统的监测。例如，在便携式设备、无线传感器网络等应用中，能够实时监测电池电压，当电池电量不足时及时发出警报，避免设备因电池耗尽而突然关机。

2. 阈值检测器

可用于检测输入信号是否超过或低于设定的阈值。在工业自动化、仪器仪表等领域，阈值检测器能够对信号进行精确的判断和控制，确保系统的正常运行。

3. 窗口比较器

能够判断输入信号是否在设定的两个阈值之间。窗口比较器在信号处理、通信等领域有着广泛的应用，例如用于检测信号的幅度是否在正常范围内。

4. 振荡器电路

在振荡器电路中，比较器可以作为反馈元件，产生稳定的振荡信号。LTC1440/LTC1441/LTC1442的快速响应和低功耗特性，使得它们在振荡器电路设计中具有很大的优势。

三、技术参数详解

1. 电源相关参数

• 电源电压范围：单电源2V至11V，双电源±1V至±5.5V，能够适应不同的电源环境。
• 电源电流：不同型号和温度条件下，电源电流有所差异。例如，LTC1440在0°C至70°C时，典型电源电流为2.1µA；在-40°C至85°C时，最大电源电流为4.4µA。

2. 比较器参数

• 输入漏电流：IN+、IN-和HYST引脚的输入漏电流非常小，典型值仅为±10pA，能够有效减少对输入信号的影响。
• 输入共模范围：从负电源到正电源-1.3V，确保比较器能够在较宽的输入电压范围内正常工作。
• 传播延迟：在不同的过驱动条件下，传播延迟不同。例如，在10mV过驱动下，传播延迟为15µs；在100mV过驱动下，传播延迟为8µs。

3. 参考电压参数

• 参考电压：典型值为1.182V，在-40°C至85°C的温度范围内，精度为1.5%。
• 参考输出源电流和吸收电流：能够提供最大200µA的源电流和20µA的吸收电流，且在一定范围内参考电压的变化较小。

四、封装与引脚功能

1. 封装形式

LTC1440提供8引脚PDIP、SO、MSOP和DFN封装；LTC1441/LTC1442提供8引脚PDIP和SO封装。不同的封装形式适用于不同的应用场景和安装要求，工程师可以根据实际情况进行选择。

2. 引脚功能

LTC1440

• GND（引脚1）：接地，单电源工作时连接到V-。
• V-（引脚2）：负电源，单电源工作时连接到地。
• IN+（引脚3）：比较器的同相输入，输入共模范围从V-到V+-1.3V。
• IN-（引脚4）：比较器的反相输入，输入共模范围从V-到V+-1.3V。
• HYST（引脚5）：迟滞输入，不用时连接到REF。
• REF（引脚6）：参考输出，输出电压为1.182V，能够驱动0.01µF的旁路电容。
• V+（引脚7）：正电源，电压范围为2V至11V。
• OUT（引脚8）：比较器的CMOS输出，能够在GND和V+之间摆动，输出可提供最大40mA的源电流和5mA的吸收电流。

LTC1441和LTC1442

它们的引脚功能与LTC1440类似，但有两个比较器输出（OUT A和OUT B），适用于需要双比较器的应用场景。

五、应用设计要点

1. 电源设计

比较器系列可以使用单2V至11V电源供电。LTC1440的比较器输出级有单独的接地，允许使用±1V至±5.5V的分离电源。如果将LTC1440的V-连接到GND，则可实现单电源操作。当比较器输出需要提供超过1mA的电流，或者电源源阻抗较高时，建议在V+引脚使用0.1µF的旁路电容，以减少电源噪声的影响。

2. 比较器输入设计

比较器输入可以在负电源V-到正电源V+ - 1.3V的范围内摆动。输入可以承受比V-低300mV或比V+高300mV的电压而不会损坏，并且典型的输入漏电流仅为±10pA。在设计时，要注意输入信号的范围，确保其在比较器的输入共模范围内。

3. 比较器输出设计

LTC1440的比较器输出在GND和V+之间摆动，以确保与分离电源的TTL兼容性；LTC1441和LTC1442的输出在V-和V+之间摆动。输出能够提供最大40mA的源电流和5mA的吸收电流，同时保持微安级的静态电流。输出级在转换过程中不会产生撬棍开关电流，有助于减少通过电源引脚的寄生反馈。

4. 电压参考设计

内部带隙参考电压为1.182V，相对于V-。在-40°C至85°C的温度范围内，参考精度为1.5%。在5V电源下，它能够提供最大200µA的源电流和20µA的吸收电流。参考输出可以驱动最大0.01µF的旁路电容而不会产生振荡。通过插入一个串联电阻，可以使用最大100µF的电容。旁路参考输出可以防止V+上的毛刺或参考负载瞬变干扰参考输出电压，从而避免比较器的误触发。

5. 迟滞设计

可以通过在REF和HYST引脚之间连接一个电阻（R1），并从HYST引脚连接一个电阻（R2）到V-，为LTC1440添加迟滞。上下阈值电压之间的差值，即迟滞电压带（VHB），等于REF和HYST引脚之间电压差的两倍。最大允许的REF和HYST引脚之间的电压为50mV，产生最大100mV的迟滞电压带。迟滞带可能会有高达15%的变化。如果不需要迟滞，应将HYST引脚短接到REF。

6. 电平检测器设计

LTC1440非常适合用作微功耗电平检测器。设计时，首先选择VIN的电压触发电平，然后计算所需的电阻分压器比例。接着，选择输入所需的迟滞电压带VHBIN，并计算参考到比较器输入的迟滞电压带VHB。最后，选择R3和R4的值来设置迟滞，选择R1和R2的值来设置触发点。

7. 低电压操作注意事项

在低电源电压下，LTC1440和LTC1442内部的电压参考可能会超出比较器的共模范围。LTC1440/LTC1441/LTC1442比较器的输入共模范围保证扩展到（V+ - 1.3V）。因此，如果比较器的一个输入处于1.182V的参考电压下，为了获得有效的输出读数，最小电源电压为2.5V。虽然LTC1440/LTC1441/LTC1442的保证最小工作电压为2V（或±1V），但参考和比较器在低至1.5V的电源电压下仍能工作，但性能会随着电压低于2V而下降。电压参考的温度系数会略有下降，比较器的输出驱动能力会降低，传播延迟会增加。在降低的电源电压下，比较器的输入共模范围通常仍会从负电源扩展到正电源约1.1V以下。

六、典型应用电路

1. 10位30µA A/D转换器

该电路使用了LTC1441，结合其他元件实现了低功耗的A/D转换功能。通过合理选择电阻和电容的值，可以调整转换器的性能和精度。

2. 32.768kHz “手表晶体”振荡器

利用LTC1441的特性，与晶体和其他元件组成振荡器电路，产生稳定的32.768kHz时钟信号。这种振荡器在低功耗时钟应用中非常有用，例如手表、电子时钟等。

3. 10kHz V/F转换器

该电路将输入电压转换为频率信号，使用了LTC1441和其他元件。通过调整电路参数，可以实现不同的转换比例和精度。

七、相关产品推荐

Linear Technology还提供了一系列相关产品，如LTC1443、LTC1444/LTC1445、LTC1540等。这些产品在参考电压、比较器数量、功耗等方面各有特点，工程师可以根据具体的应用需求进行选择。

总之，LTC1440/LTC1441/LTC1442系列超低功耗比较器以其出色的性能、广泛的应用范围和灵活的设计特点，为工程师在电子设计中提供了强大的支持。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和电路条件，合理选择封装形式、设置引脚功能，并注意电源、输入、输出、参考电压、迟滞等方面的设计要点，以充分发挥该系列比较器的优势。你在使用这类比较器的过程中，遇到过哪些有趣的问题或解决方案呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。