MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996：高速微功耗低电压轨到轨 I/O 比较器的深度解析

在电子设计领域，比较器是不可或缺的基础元件，它在众多电路中扮演着关键角色。今天，我们要深入探讨的是 Maxim Integrated 推出的 MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 系列高速微功耗低电压轨到轨 I/O 比较器，看看它们究竟有哪些独特之处。

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产品概述

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 是一系列单/双/四通道的微功耗比较器，具有低电压工作特性和轨到轨的输入输出能力。其工作电压范围为 +2.5V 至 +5.5V，既适用于 3V 系统，也能在 5V 系统中稳定运行，还可使用 ±1.25V 至 ±2.75V 的双电源供电。每个比较器仅消耗 48μA 的电流，却能实现 120ns 的传播延迟，这种低功耗与高速性能的结合在同类产品中表现出色。

产品选型

这一系列产品根据通道数量和输出级类型的不同，有多种型号可供选择，具体如下：	PART	每封装比较器数量	输出级类型
MAX987	1	推挽式
MAX988	1	开漏式
MAX991	2	推挽式
MAX992	2	开漏式
MAX995	4	推挽式
MAX996	4	开漏式

在实际设计中，我们该如何根据需求选择合适的型号呢？这就需要综合考虑电路的具体要求，比如是否需要电平转换、负载电流大小等因素。

关键特性

低功耗与高速性能

该系列比较器的一大亮点就是其低功耗和高速性能。仅 48μA 的静态供电电流，在电池供电的应用中能够显著延长电池使用寿命。而 120ns 的传播延迟则保证了在高速信号处理中的快速响应能力，让我们在设计高速电路时无需担心信号延迟带来的问题。

宽工作电压范围

+2.5V 至 +5.5V 的单电源工作范围，以及 ±1.25V 至 ±2.75V 的双电源工作能力，使得这些比较器具有很强的通用性。无论是 3V 还是 5V 的系统，都能轻松适配，为不同的设计需求提供了极大的便利。

轨到轨输入输出

输入共模电压范围能够扩展至超出电源轨 250mV，这意味着比较器可以处理接近或超出电源电压范围的输入信号，增强了其在复杂信号环境下的适应性。输出方面，推挽式输出级能够吸收和提供 8mA 的电流，开漏式输出电压则可扩展至超出 VCC，满足不同负载和电平转换的需求。

独特的输出级设计

输出级的独特设计是该系列比较器的另一大优势。在输出切换时，它能够有效限制电源电流浪涌，几乎消除了许多其他比较器常见的电源毛刺。这一特性不仅减少了对电源滤波电容的需求，还能提高整个系统的稳定性，尤其在高速电池供电应用中，能够大幅延长电池寿命。

电气特性

电源相关特性

电源电压范围为 +2.5V 至 +5.5V，不同电源电压和温度条件下，每个比较器的供电电流有所不同。例如，在 (V{CC}=5V)、(T{A}= +25°C) 时，供电电流典型值为 48μA；而在 (T{A}= -40°C) 至 +85°C 范围内，最大电流为 96μA。电源抑制比（PSRR）在 2.5V ≤ (V{CC}) ≤ 5.5V 时，典型值为 55dB 至 80dB，这表明该比较器对电源电压波动具有较好的抑制能力。

输入特性

输入偏置电流典型值为 1.0pA，输入失调电压在 (T{A}= +25°C) 时典型值为 ±0.5mV，在 (T{A}= -40°C) 至 +85°C 全共模范围内最大为 ±7mV。输入迟滞为 ±2.5mV，能够确保即使在缓慢变化的输入信号下，输出也能实现清晰的切换。

输出特性

推挽式输出级（MAX987/MAX991/MAX995）在 (V{CC}=5V)、(I{SOURCE}=8mA) 时，输出高电平典型值为 4.6V 至 4.85V；开漏式输出级（MAX988/MAX992/MAX996）的输出漏电流在 (V{OUT}=high) 时最大为 1.0μA。输出短路电流在源极或漏极、(V{OUT}=V{EE}) 或 (V{CC}) 时，(V{CC}=5V) 时最大为 95mA，(V{CC}=2.7V) 时最大为 35mA。

典型应用

便携式/电池供电系统

由于其低功耗特性，这些比较器非常适合用于便携式设备和电池供电系统中。在这类应用中，延长电池寿命是关键，而该系列比较器的低静态电流和输出切换时的低电流变化，能够有效减少电池的能耗，从而延长设备的使用时间。

移动通信

在移动通信领域，高速信号处理和低功耗是重要的需求。该系列比较器的高速传播延迟和宽工作电压范围，能够满足移动通信设备中对信号快速处理和不同电源电压的要求，确保信号的准确传输和处理。

零交叉检测

在零交叉检测电路中，比较器需要快速准确地检测输入信号的过零点。MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 的高速性能和低失调电压，使得它们能够精确地检测到信号的零交叉点，为后续的信号处理提供准确的触发信号。

电平转换

开漏式输出的型号（MAX988/MAX992/MAX996）可用于电平转换电路。通过将上拉电阻连接到不同的电源电压，可以方便地实现不同电平之间的转换，满足不同电路之间的接口需求。

设计注意事项

额外迟滞设置

对于 MAX987/MAX991/MAX995 和 MAX988/MAX992/MAX996 型号，可通过外部电阻设置额外的迟滞。在设置时，需要根据具体的应用需求选择合适的电阻值，并按照相应的公式进行计算。例如，对于 MAX987/MAX991/MAX995，选择 (V{REF}=1.2V)、(V{CC}=5V)、(V{HB}=50mV)、(V{THR}=3V) 时，可计算出 (R3 = 1.2MΩ)、(R1 = 12kΩ)、(R2 = 8.2kΩ)。

电路布局和去耦

为了充分发挥这些比较器的高速性能，在电路布局时需要采取一些预防措施。使用具有完整、低电感接地平面的 PCB，将去耦电容（如 0.1μF 陶瓷电容）尽可能靠近 (V_{CC}) 放置，保持输入和输出引脚的引线长度短，避免不必要的寄生反馈。此外，建议将器件直接焊接到 PCB 上，而不是使用插座。

总结

MAX987/MAX988/MAX991/MAX992/MAX995/MAX996 系列比较器以其低功耗、高速、宽工作电压范围和轨到轨输入输出等特性，在众多应用领域中展现出了强大的竞争力。无论是便携式设备、移动通信，还是信号检测和电平转换等电路设计，它们都能提供可靠的解决方案。在实际设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择型号，并注意电路布局和参数设置，以充分发挥这些比较器的性能优势。你在使用这些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。