MAX9647/MAX9648通用低压小封装比较器：设计与应用解析

在电子设计领域，比较器是一种常见且关键的器件，它能对两个输入信号进行比较，并输出相应的高低电平信号。今天，我们就来深入探讨Maxim Integrated推出的MAX9647/MAX9648通用低压小封装比较器。

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1. 产品概述

MAX9647/MAX9648比较器可直接替代LMX331/LMX331H，引脚兼容。其中，MAX9648具备内部迟滞功能，能有效提供抗噪能力，即使输入信号缓慢变化，也可防止输出振荡。这两款比较器具有低电源电压、小封装和低成本等优势，同时还拥有宽电源电压范围、宽工作温度范围、出色的共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）、良好的响应时间特性、低输入失调、低噪声、低输出饱和电压、低输入偏置电流以及射频抗扰能力等。它们有5引脚SC70和SOT23两种封装可供选择。

2. 应用场景

• 移动通信：在手机等移动设备中，用于信号比较和处理，确保信号的准确传输和处理。
• 笔记本电脑和个人数字助理（PDAs）：为设备的电源管理、信号检测等提供支持。
• 电池供电电子设备：凭借其低功耗特性，延长电池续航时间。
• 通用便携式设备：适用于各种小型、便携式的电子设备。
• 通用低压应用：满足多种低压电路的设计需求。

3. 产品特性

3.1 性能保证

• 保证在+1.8V至+5.5V的电源电压下正常工作。
• 工作温度范围为-40°C至+125°C，适用于汽车等对温度要求较高的环境。

3.2 电气特性

• 低电源电流：在VDD = +5.0V时，每通道仅60µA。
• 输入共模电压范围包含地：方便与其他电路连接。
• 无输入过驱动时的相位反转：确保信号处理的准确性。
• 低输出饱和电压：仅120mV。
• 内部2mV迟滞（MAX9648）：增强抗噪能力。
• 5引脚SC70节省空间封装（2.0mm x 2.1mm x 1.0mm）：适合小型化设计。

4. 电气参数

4.1 绝对最大额定值

• 电源电压（VDD至VSS）：-0.3V至+6V。
• 差分输入电压（IN+至IN-）：±3.6V。
• 工作温度范围：-40°C至+125°C。
• 结温：+150°C。
• 存储温度范围：-65°C至+150°C。
• 引脚温度（焊接，10s）：+300°C。
• 焊接温度（回流）：+260°C。

4.2 封装热特性

封装类型	结到环境热阻（ΘJA）	结到外壳热阻（ΘJC）
SC70	324°C/W	115°C/W
SOT23	255.9°C/W	81°C/W

4.3 直流和交流电气特性

在不同电源电压（1.8V、2.7V、5.0V）下，对输入失调电压、输入电压迟滞、输入偏置电流、输出饱和电压、电源电流等参数都有详细的规定。例如，在2.7V电源电压下，输入失调电压典型值为0.4mV，最大值为7mV；输出饱和电压在ISINK ≥ 1mA时为25mV。交流特性方面，传播延迟在不同输入过驱动电压下有相应的数值，如在输入过驱动为10mV时，输出高到低的传播延迟典型值为70ns。

5. 引脚配置

引脚	名称	功能
1	IN+	同相输入
2	VSS	负电源（连接到地）
3	IN-	反相输入
4	OUT	比较器输出（开漏）
5	VDD	正电源

6. 详细设计与应用

6.1 迟滞功能

许多比较器在工作的线性区域会因噪声或寄生反馈而振荡，尤其是当两个输入电压相等或非常接近时。MAX9648的内部迟滞功能可以有效解决这个问题。迟滞会产生两个跳变点，一个对应上升输入电压，一个对应下降输入电压。当比较器输入电压相等时，迟滞能使一个输入迅速超过另一个输入，从而避免振荡区域，为噪声大、变化缓慢的输入信号提供清晰的输出转换。此外，还可以通过两个电阻利用正反馈来产生额外的迟滞，具体计算方法如下：

1. 计算输出高电平时的输出电压：(V{OUT (HIGH) }=V{DD }-I{LOAD } × R{L})
2. 计算比较器的跳变点：
   • (V{TH}=V{REF}+left(left(V{OUT(HIGH)}-V{REF}right) R 2right) /(R 1+R 2))
   • (V{TL}=V{REF}(1-(R 2 /(R 1+R 2))))
3. 计算迟滞带宽：(V{HYST}=V{TH}-V{TL}=V{DD}(R 2 /(R 1+R 2)))

6.2 电路板布局和旁路

为了确保比较器的性能，建议在VDD到VSS之间使用0.1µF的旁路电容，并将其靠近VDD引脚放置，以减少杂散电感。对于上升时间大于1ms的缓慢输入信号，可以在IN+和IN-之间使用1nF的电容来降低高频噪声。

7. 订购信息

型号	温度范围	引脚封装	顶部标记
MAX9647 AXK+T	-40°C至+125°C	5 SC70	+AUS
MAX9647AUK+T	-40°C至+125°C	5 SOT23	+AFLM
MAX9648 AXK+T	-40°C至+125°C	5 SC70	+AUT
MAX9648AUK+T	-40°C至+125°C	5 SOT23	+AFLN

总结

MAX9647/MAX9648比较器以其低电压、小封装、低成本以及出色的性能，为电子工程师在各种通用低压应用中提供了一个优秀的选择。在设计过程中，合理利用其迟滞功能和注意电路板布局，能够充分发挥其优势，实现高效、稳定的电路设计。大家在实际应用中是否遇到过类似比较器的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。