探索 MAX9647/MAX9648 通用低压比较器：特性、应用与设计要点

作为电子工程师，在设计电路时，选择合适的比较器至关重要。今天，我们就来深入探讨一下 Maxim Integrated 推出的 MAX9647/MAX9648 通用低压比较器，看看它有哪些独特之处，以及在实际应用中需要注意哪些要点。

文件下载：MAX9647.pdf

一、器件概述

MAX9647/MAX9648 是可以直接替代 LMX331/LMX331H 的比较器，具有引脚兼容的优势。其中，MAX9648 还具备内部迟滞功能，这一特性能够有效提高器件的抗噪能力，即使输入信号变化缓慢，也能避免输出振荡。

这两款 IC 的优势十分明显，它们不仅具有低电源电压、小封装和低成本的特点，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干扰能力。

器件提供 5 引脚的 SC70 和 SOT23 两种封装形式，方便工程师根据实际需求进行选择。

二、应用领域

MAX9647/MAX9648 的应用范围广泛，涵盖了多个领域：

1. 移动通信：在手机等移动设备中，可用于信号检测和比较。
2. 笔记本电脑和 PDA：为设备的电源管理和信号处理提供支持。
3. 电池供电电子设备：由于其低功耗特性，非常适合电池供电的应用场景。
4. 通用便携式设备：如便携式医疗设备、手持测量仪器等。
5. 通用低压应用：在各种低压电路中都能发挥作用。

三、特性亮点

1. 电源电压与温度范围：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，满足汽车级应用的要求。
2. 低电源电流：在 (VDD = +5.0V) 时，每通道的电源电流仅为 60µA，有助于降低功耗。
3. 输入特性：输入共模电压范围包含地，且对于过驱动输入无相位反转，输入失调电压低至 0.4mV（典型值）。
4. 输出特性：低输出饱和电压（120mV），输出灌电流能力强，能够满足不同负载的需求。
5. 迟滞功能（MAX9648）：内部具备 2mV 的迟滞，有效提高抗噪性能。
6. 小封装：5 引脚 SC70 封装尺寸仅为 2.0mm x 2.1mm x 1.0mm，节省电路板空间。

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用器件至关重要。MAX9647/MAX9648 的绝对最大额定值如下：

• 电源电压（(V{DD}) 至 (V{SS})）：-0.3V 至 +6V
• 差分输入电压（(IN+) 至 (IN-)）：±3.6V
• 连续功耗：SC70 封装在 +70°C 以上需按 3.1mW/°C 降额，SOT23 封装在 +70°C 以上需按 3.9mW/°C 降额
• 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
• 焊接温度（回流焊）：+260°C

（二）热特性

不同封装的热特性有所差异，具体如下：	封装类型	结到环境热阻（(Theta_{JA})）	结到外壳热阻（(Theta_{JC})）
SC70	324°C/W	115°C/W
SOT23	255.9°C/W	81°C/W

（三）直流和交流电气特性

在不同的电源电压（1.8V、2.7V、5.0V）下，器件的电气特性也有所不同。以 2.7V 电源电压为例，部分关键特性如下：

• 输入失调电压：典型值为 0.4mV，最大值为 7mV
• 输入电压迟滞（MAX9648）：2mV
• 输入偏置电流：在 (T_{A}= +25°C) 时，典型值为 0.0003nA，最大值为 250nA
• 输出饱和电压：在 (I_{SINK} geq 1mA) 时，为 25mV
• 传播延迟：输出高到低的传播延迟在输入过驱动为 10mV 时典型值为 70ns，输入过驱动为 100mV 时典型值为 50ns

五、典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，如电源电流与电源电压、频率的关系，输入偏置电流与温度的关系等。通过这些曲线，我们可以直观地了解器件在不同条件下的性能表现。例如，从电源电流与电源电压的曲线可以看出，随着电源电压的升高，电源电流也会相应增加；而输入偏置电流会随着温度的升高而增大。

六、引脚配置与描述

MAX9647/MAX9648 的引脚配置相同，采用 5 引脚的 SC70 或 SOT23 封装。各引脚功能如下：	引脚	名称	功能
1	(IN+)	同相输入
2	(V_{SS})	负电源（接地）
3	(IN-)	反相输入
4	(OUT)	比较器输出（开漏）
5	(V_{DD})	正电源

七、设计要点

（一）迟滞设计

对于 MAX9648，内部已经具备 2mV 的迟滞。如果需要额外的迟滞，可以通过两个电阻使用正反馈来实现。具体步骤如下：

1. 计算输出高电平时的输出电压：(V{OUT (HIGH) }=V{DD }-I{LOAD } × R{L})
2. 计算比较器的阈值电压：
   • (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)))

在选择电阻值时，要确保 (R{1}) 和 (R{2}) 足够大，以免超过参考源能够提供的电流；同时，(R_{L}) 的选择要既能避免吸取过多电流，又能为负载提供必要的驱动电流，一般建议在 1kΩ 至 10kΩ 之间。

（二）电路板布局与旁路

为了保证器件的性能，在电路板布局时需要注意以下几点：

1. 在 (V{DD}) 到 (V{SS}) 之间使用 0.1µF 的旁路电容，并将其靠近 (V_{DD}) 引脚放置，以减小杂散电感。
2. 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。

八、总结

MAX9647/MAX9648 通用低压比较器以其低功耗、小封装、宽工作范围和出色的性能，成为了电子工程师在设计低压电路时的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择器件的封装形式和工作参数，并注意迟滞设计和电路板布局等要点，以充分发挥器件的性能优势。

你在使用 MAX9647/MAX9648 时遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。