MAX965 - MAX970：单/双/四通道微功耗超低电压轨到轨 I/O 比较器的深度剖析

在电子设计领域，比较器是一种常用的基础器件。今天我们要深入探讨的是 Maxim Integrated 公司的 MAX965 - MAX970 系列比较器，这一系列产品以其微功耗、超低电压和轨到轨 I/O 等特性，在众多应用场景中表现出色。

文件下载：MAX970.pdf

一、产品概述

MAX965 - MAX970 是单/双/四通道的微功耗比较器，具有轨到轨输入和输出，能在低至 +1.6V 的单电源下稳定工作。每个比较器的功耗小于 5µA，且输出为开漏结构，其电压可拉至高于 VCC 达 6V（最大）。这种设计使得它们在超低电压应用中表现卓越，非常适合 2 节电池供电的设备。

二、产品特性亮点

超低电压工作能力

能在 +1.6V 至 +5.5V 的单电源电压范围内工作，最低甚至可低至 1V 仍能维持一定性能。这一特性使得它在电池供电的便携式设备中优势明显，能够有效延长电池续航时间。

轨到轨输入输出

轨到轨的输入共模电压范围和输出特性，使得在多电压系统中进行电压转换变得更加容易，为电路设计提供了更大的灵活性。

微功耗设计

每个比较器的静态电流极低，如部分型号每比较器仅消耗 3µA 静态电流，大大降低了系统的整体功耗。

内置精准参考电压

内部集成了 1.235V ±1.5% 精度的带隙基准电压源，在商业温度范围内精度为 ±1.5%，扩展温度范围内为 ±2.5%，能为电路提供稳定的参考电压。

可编程迟滞功能

部分型号（MAX965/MAX967/MAX968/MAX969）支持通过外部电阻对迟滞进行编程，迟滞范围可达 ±50mV，有效避免了因噪声或寄生反馈导致的比较器振荡问题。

三、选型指南

MAX965 - MAX970 系列包含多个型号，根据不同的需求可以进行合理选择：	型号	内部参考	每封装比较器数量	可编程迟滞
MAX965	有	1	有
MAX966	无	2	无
MAX967	有	2	有
MAX968	有	2	有
MAX969	有	4	有
MAX970	无	4	无

例如，如果设计一个对空间要求较高的单通道比较器电路，且需要可编程迟滞和内部参考电压，那么 MAX965 就是一个不错的选择；而如果需要多个比较器且对成本较为敏感，不需要内部参考和可编程迟滞，MAX970 可能更合适。

四、电气特性详解

电源相关特性

• 电源电压范围：不同封装和温度范围下有所差异，一般在 +1.6V 至 +5.5V 之间。例如，SO/QSOP 封装在 -40°C 至 +85°C 温度范围下，电源电压范围为 1.7V 至 5.5V；µMAX 封装在相同温度范围下为 1.8V 至 5.5V。
• 电源电流：不同型号的电源电流不同，如 MAX965 为 7.0 - 12µA，MAX969 为 14 - 22µA。在设计低功耗电路时，需要根据具体需求选择合适的型号。
• 上电时间：从电源电压从 0V 阶跃到 5V 到输出有效，时间约为 20µs。

比较器特性

• 电源抑制比（PSRR）：在 1.7V ≤ VCC ≤ 5.5V 范围内，PSRR 为 0.1 - 1.0mV/V，表明该比较器对电源电压波动有较好的抑制能力。
• 共模电压范围：在不同温度下有所不同，TA = +25°C 时，范围为 -0.25V 至 VCC；TA = -40°C 至 +85°C 时，范围为 -0.25V 至 VCC - 0.25V。
• 输入失调电压：不同封装和共模范围下，输入失调电压有所差异，一般在几毫伏左右。例如，SO 封装在特定共模范围内输入失调电压为 3.0mV。
• 传播延迟：在不同条件下传播延迟不同，如 RPULLUP = 1MΩ，CLOAD = 15pF，50mV 过驱动时，传播延迟约为 10µs。

参考电压特性

参考电压在不同封装和温度范围下有一定的精度差异。例如，SO 封装的参考电压为 1.125 - 1.255V，µMAX 封装在 -40°C 至 +85°C 温度范围下为 1.185 - 1.285V。同时，REF 输出通常能够提供 50µA 的源电流。

五、迟滞功能实现

可编程迟滞型号（MAX965/MAX967/MAX968/MAX969）

通过在 REF 和 HYST 之间连接电阻 R1，在 HYST 和 GND 之间连接电阻 R2 来实现迟滞编程。迟滞带（VHB）大约是 HYST 和 REF 之间电压的两倍，范围从 ±1mV 到最大 ±50mV。计算公式如下： [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，一般选择在 0.1µA 至 4µA 之间。

不可编程迟滞型号（MAX966/MAX970）

可以使用三个电阻通过正反馈来产生迟滞，但这种方法通常会消耗更多电流，且迟滞响应时间会变慢。具体计算电阻值的步骤较为复杂，需要根据具体的电路参数进行计算。

六、应用案例

红外接收器

使用 MAX965 作为红外接收器，红外光电二极管根据红外光的强度产生电流，该电流在电阻 R1 上产生电压。当该电压超过施加到反相输入端的参考电压时，输出状态发生变化。可选的 R3 可以提供额外的迟滞以提高抗干扰能力。

2 节电池到 TTL 逻辑电平转换器

利用 MAX965 将 2 节电池的电压信号转换为 TTL 兼容信号。比较器的电源来自 2 节电池，输出通过上拉电阻连接到 5V 电源。

七、设计注意事项

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 旁路电容时峰 - 峰值噪声接近 1.0mV。因此，在使用比较器和参考时，需要注意避免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。

电路布局和旁路

如果电源阻抗较低，可不使用电源旁路电容；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，避免电路不稳定。

八、总结

MAX965 - MAX970 系列比较器以其微功耗、超低电压和轨到轨 I/O 等特性，为电子工程师在设计低功耗、多电压系统时提供了一个优秀的选择。通过合理选择型号和正确应用迟滞功能，可以满足不同应用场景的需求。在实际设计过程中，需要充分考虑其电气特性和设计注意事项，以确保电路的稳定性和可靠性。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。