MAX987/MAX988/MAX991/ MAX992/MAX995/MAX996高速微功耗低电压轨到轨I/O比较器

一、前言

在电子设计领域，比较器是一种常见且重要的器件。今天要给大家介绍的MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996系列比较器，具有高速、微功耗、低电压以及轨到轨输入输出等优秀特性，特别适合多种应用场景，下面让我们一起来深入了解一下。

文件下载：MAX987.pdf

二、产品概述

2.1 基本特性

• 该系列比较器有单通道（MAX987/MAX988）、双通道（MAX991/MAX992）和四通道（MAX995/MAX996）之分。
• 工作电压范围宽，从+2.5V到+5.5V，既适用于3V系统，也适用于5V系统，还能使用±1.25V到±2.75V的双电源供电。
• 每个比较器仅消耗48μA电流的情况下，就能实现120ns的传播延迟，在功耗和速度之间达到了很好的平衡。
• 输入偏置电流典型值为1.0pA，输入失调电压典型值为0.5mV，表现十分出色。内部迟滞设计确保即使输入信号变化缓慢，也能实现清晰干净的输出切换。

2.2 输出阶段特点

• MAX987/MAX991/MAX995采用推挽输出级，既能吸收电流也能提供电流，内部大输出驱动器允许在高达8mA的负载下实现轨到轨输出摆幅。
• MAX988/MAX992/MAX996则是开漏输出级，输出电压可以被拉高至VCC以上，最高可达VEE上方6V（最大值），非常适合用作电平转换器和双极性到单端转换器。

2.3 封装形式

• 单通道的MAX987/MAX988采用超小的5引脚SC70封装。
• 双通道的MAX991/MAX992采用超小型的μMAX®封装，节省电路板空间。

三、产品选型

PART	COMPARATORS PER PACKAGE	OUTPUT STAGE
MAX987	1	Push - Pull
MAX988	1	Open - Drain
MAX991	2	Push - Pull
MAX992	2	Open - Drain
MAX995	4	Push - Pull
MAX996	4	Open - Drain

在设计时，我们可以根据实际需要的通道数量以及输出级类型来选择合适的产品，大家在选型时有没有遇到过因为通道数或者输出类型不合适而重新选器件的情况呢？

四、应用场景

• 便携式/电池供电系统：低功耗特性使其能有效延长电池续航时间。
• 移动通讯：在移动通讯设备中，其低功耗和高速性能有助于延长电池续航并保证信号处理速度。比如在手机信号检测、射频前端信号比较等方面都能发挥重要作用。
• 过零检测器：像文档中提到的将MAX987的反相输入接地，同相输入连接信号源，当同相输入信号过零时，比较器输出状态改变，从而实现过零检测功能。
• 窗口比较器：可用于判断输入信号是否在设定的两个阈值之间，在信号监测和控制领域有广泛应用。
• 电平转换器：以MAX988为例，能将5V逻辑电平转换为3V逻辑电平，也可实现3V到5V的逻辑电平转换，在不同电平标准的电路之间起到桥梁作用。
• 阈值检测器/鉴别器：用于检测输入信号是否达到设定的阈值，在传感器信号处理、报警系统等方面有应用。
• 接地/电源感应：可以实时监测电源和接地的状态，保障电路的稳定运行。
• 红外接收器：对红外信号进行比较和处理，提高红外接收的准确性和可靠性。
• 数字线路接收器：用于数字信号的接收和处理，确保信号的正确传输。

五、电气特性

5.1 电源相关特性

• 电源电压范围2.5V - 5.5V，不同电压和温度条件下，每个比较器的电源电流有所不同。例如在VCC = 5V，TA = +25°C时，电源电流典型值为48μA；在TA = -40°C到 +85°C时，最大值为96μA。
• 电源抑制比（PSRR）在2.5V ≤ VCC ≤ 5.5V条件下，典型值为55 - 80dB，能有效抑制电源波动对比较器性能的影响。

5.2 输入特性

• 共模电压范围在TA = +25°C时，从VEE - 0.25V到VCC + 0.25V，输入失调电压在不同温度和共模范围内有不同表现，典型值为±0.5mV，在TA = -40°C到 +85°C时，最大值为±7mV。
• 输入迟滞典型值为±2.5mV，输入偏置电流典型值为0.001 - 10nA，输入失调电流典型值为0.5pA，输入电容典型值为1.0pF，共模抑制比（CMRR）典型值为50 - 80dB。

5.3 输出特性

• MAX988/MAX992/MAX996的输出泄漏电流在VOUT = high时，典型值为1.0μA。
• 输出短路电流在不同电源电压下有所不同，例如在VCC = 5V时，典型值为95mA；在VCC = 2.7V时，典型值为35mA。
• 输出电压低（VOL）和输出电压高（VOH）在不同电源电压和温度条件下也有相应的数值。

5.4 时间特性

• 输出上升时间和下降时间在不同负载电容和电源电压下有不同表现，例如在VCC = 5.0V，CL = 15pF时，上升时间和下降时间典型值均为15ns。
• 传播延迟在不同过驱动电压和负载电容条件下有所变化，例如在CL = 15pF，VCC = 5V，100mV过驱动时，典型值为120ns。
• 上电时间典型值为25µs。

大家在实际设计中，有没有特别关注过这些电气特性对电路性能的影响呢？

六、典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，如每个比较器的电源电流与温度、输出源电流、输出转换频率的关系，输出高电压与输出源电流的关系，输出短路电流与温度的关系，传播延迟与电容负载、输入过驱动、温度的关系等。这些曲线能帮助我们更直观地了解比较器在不同工作条件下的性能表现，在设计时可以根据实际需求参考这些曲线来优化电路。

七、引脚说明

不同型号的比较器引脚功能有所不同，但主要包括比较器输出、正电源电压、比较器同相输入、比较器反相输入、负电源电压等引脚。对于多通道的比较器，还有多个比较器的输入输出引脚。在进行电路设计时，必须准确了解每个引脚的功能，才能正确连接电路。大家在焊接和连接引脚的时候，有没有遇到过引脚定义混淆的情况呢？

八、详细描述

8.1 输入级电路

输入共模范围从 -0.25V到(VCC + 0.25V)，当输入电压在电源轨之间时，输入偏置电流较小。但当输入电压超过电源轨时，由于内部体二极管导通，偏置电流会指数级增加。所以在设计时要注意输入信号的范围，避免超出比较器的承受能力。

8.2 输出级电路

该系列比较器的输出级能在高达8mA负载下实现轨到轨操作，且输出转换时电源电流变化极小。从典型工作特性中的电源电流与输出转换频率曲线可以看出，当输出切换频率接近1MHz时，电源电流增加很小。这一特性减少了对电源滤波电容的需求，在高速电池供电应用中能显著延长电池寿命。

九、应用信息

9.1 额外迟滞

• MAX987/MAX991/MAX995：本身有±2.5mV内部迟滞，可通过三个电阻利用正反馈产生额外迟滞，但会减慢迟滞响应时间。文档中给出了计算电阻值的步骤，我们在实际应用中可以按照这些步骤来设计电路。
• MAX988/MAX992/MAX996：同样有±2.5mV内部迟滞，开漏输出需要外部上拉电阻，产生额外迟滞的公式与MAX987/MAX991/MAX995略有不同，设计时要注意区分。

9.2 电路布局和旁路

为了充分发挥比较器的高速性能，在电路布局时要采取一些预防措施：

• 使用具有完整、低电感接地平面的PCB，保证接地良好。
• 在VCC附近放置去耦电容（如0.1µF陶瓷电容），减少电源噪声。
• 输入和输出引脚的引线长度要尽量短，避免产生不必要的寄生反馈。
• 直接将器件焊接到PCB上，而不是使用插座，减少接触电阻和电感。

十、总结

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996系列比较器在功耗、速度、输入输出特性等方面都有出色的表现，适用于多种应用场景。在设计使用时，我们要根据具体需求选择合适的型号，同时关注电气特性、引脚功能、电路布局等方面的要求，以确保电路的稳定和高性能。大家在使用这类比较器的过程中，有没有什么独特的经验或者遇到过什么难题呢？欢迎在评论区分享交流。