低功耗单电压比较器TS391和NCV391的特性与应用分析

在电子设计领域，比较器是一种常见且重要的器件。今天我们来详细探讨安森美（onsemi）的低功耗单电压比较器TS391和NCV391，了解它们的特性、参数以及在实际应用中的表现。

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一、器件概述

TS391是一款集电极开路的低功耗电压比较器，它的设计初衷是能够在较宽的单电源电压范围内稳定工作，同时也支持双电源供电。其独特之处在于，即便采用单电源供电，输入共模电压范围也能涵盖地电位。

二、主要特性

电源适应性

该比较器支持宽范围的单电源电压或双电源供电。其静态电流仅为0.5 mA，且与电源电压无关，在 +5 V 电源下，每个比较器的功耗仅为 1 mW，这使得它在对功耗要求较高的应用中表现出色。

输入特性

• 低输入偏置电流：典型值为 25 nA，这有助于减少输入信号的误差，提高比较器的精度。
• 低输入失调电流：典型值为 ±5 nA，能够降低因输入失调电流引起的误差。
• 低输入失调电压：典型值为 ±1 mV，进一步保证了比较器的准确性。
• 输入共模电压范围涵盖地：这一特性使得比较器在单电源供电时，能够处理包含地电位的输入信号。

输出特性

• 低输出饱和电压：在 (I_{O}=4 ~mA) 时，典型值为 250 mV，这有利于与其他逻辑电路进行匹配。
• 输出与多种逻辑电平兼容：可与 TTL、DTL、ECL、CMOS 等逻辑器件兼容，增强了其通用性。

环保特性

这些器件符合 RoHS 标准，无铅、无卤素，是环保型产品。其中，NCV 前缀的产品适用于汽车及其他有特殊场地和控制变更要求的应用，并且通过了 AEC - Q100 认证，具备 PPAP 能力。

三、参数指标

绝对最大额定值

• 电源电压：(V_{S}) 最大为 36 V。
• 输入电压：(V_{IN}) 范围为 -0.3 至 36 V。
• 差分输入电压：(V_{ID}) 为 ±36 V。
• 输出短路电流：(I_{SC}) 最大为 20 mA。
• 温度范围：存储温度 (T{STG}) 为 -65 至 +150 °C，结温 (T{J}) 最大为 +150 °C。
• ESD 额定值：人体模型（HBM）为 1500 V，带电设备模型（CDM）为 2000 V，机器模型（MM）为 200 V。

热信息

在 SOIC8 封装下，结到环境的热阻 (θ_{JA}) 为 238 °C/W。

工作条件

• 工作电源电压：(V_{S}) 范围为 2 至 36 V。
• 指定工作温度范围：(T_{A}) 为 -40 至 +125 °C。

电气特性

在 (V{S}= +5.0 ~V)、(T{A}= +25^{circ} C) 的条件下，各项电气参数表现良好。例如，输入失调电压 (V{OS}) 典型值为 1 mV，输入偏置电流 (I{IB}) 典型值为 25 nA 等。同时，动态性能方面，开环电压增益 (A{VOL}) 在 (V{CC}=15 ~V)、(R_{PU}=15 k Omega) 时可达 94 - 106 dB，传播延迟在不同过驱动电压下有不同表现。

四、封装与订购信息

该比较器采用 TSOP - 5 封装，有 TS391SN2T1G 和 NCV391SN2T1G 两种型号可供选择，均为无铅封装，每盘 3000 个，采用带盘包装。

五、典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，如电源电流与电源电压的关系、输入偏置电流与 (V_{CC}) 的关系、低电平输出电压与输出电流的关系以及传播延迟与过驱动的关系等。这些曲线有助于工程师在实际应用中更好地了解器件的性能，进行合理的设计。

六、总结与思考

TS391 和 NCV391 比较器凭借其低功耗、宽电源范围、良好的输入输出特性以及环保等优点，在众多电子应用中具有很大的优势。然而，在实际设计中，工程师还需要根据具体的应用场景，如对精度、速度、功耗等的要求，综合考虑器件的各项参数。例如，在对功耗要求极高的便携式设备中，其低功耗特性将发挥重要作用；而在对速度要求较高的应用中，传播延迟等动态性能参数则需要重点关注。大家在实际应用中，是否遇到过比较器选型的难题呢？又有哪些经验可以分享呢？欢迎在评论区留言交流。