MAX9075/MAX9077：理想的单电源比较器解决方案

在电子设计领域，对于单电源应用的比较器需求一直存在，尤其是在追求低功耗、小尺寸的便携式设备中。Maxim Integrated的MAX9075/MAX9077单/双比较器就是这样一款满足多种需求的产品，下面我们来详细了解一下。

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产品概述

MAX9075/MAX9077专为3V和5V单电源应用而优化。它们具有580ns的传播延迟，每个比较器仅消耗3µA的电流。低功耗、可低至2.1V的单电源操作以及超小的封装尺寸，使其成为所有便携式应用的理想选择。 其共模输入电压范围为 -0.2V 至 VCC - 1.2V，输入之间没有差分钳位，允许差分输入电压范围达到轨到轨。所有输入和输出都能承受与任一电源轨的连续短路故障条件。

产品特性

低功耗与高速性能

• 仅3µA的供电电流就能实现580ns的传播延迟，在低功耗的同时保证了高速响应，这对于需要快速信号处理的应用至关重要。

  宽电源电压范围

• 支持2.1V至5.5V的单电源操作，能够适应不同的电源环境，增加了产品的通用性。

  出色的输入输出特性

• 接地感应输入和轨到轨输出，使得在不同的信号幅度下都能稳定工作。
• 对于过驱动输入，没有输出相位反转，保证了信号处理的准确性。
• 输入之间无差分钳位，可在更宽的输入电压范围内工作。

  多种封装形式

• MAX9075单比较器提供5引脚SC70和SOT23封装，MAX9077双比较器提供8引脚SOT23、µMAX®和SO封装，方便不同的PCB布局需求。

应用领域

• 电池供电系统：其低功耗特性能够有效延长电池的使用寿命。
• 阈值检测器/鉴别器：准确的比较功能可用于检测信号是否达到特定阈值。
• 无钥匙进入系统：快速的响应时间和稳定的性能确保系统的可靠性。
• 红外接收器：能够处理微弱的红外信号。
• 数字线路接收器：适用于数字信号的接收和处理。

电气特性

在 (V{CC}=5V)、(V{CM}=0V)、(T{A}=T{MIN}) 到 (T{MAX}) 的条件下（典型值在 (T{A}= +25^{circ}C)），其输出高电平（(V{OH})）在 (I{SOURCE}=2mA)、(C{LOAD}=10pF)、过驱动为100mV时接近 (V{CC}-0.4V)；输出低电平（(V{OL})）在 (I{SINK}=2mA)、(C{LOAD}=10pF)、过驱动为100mV时为0.4V。传播延迟（(t{PD})）为250 - 580ns。

典型工作特性

输出电压与电流关系

• 输出低电压（(V{OL})）与灌电流（(I{SINK})）的关系在不同电源电压（2.1V、3V、5V）下有所不同，随着灌电流的增加，输出低电压会有一定的变化。
• 输出高电压（(V{OH})）与源电流（(I{SOURCE})）的关系同样受电源电压影响。

  短路电流与温度关系

• 短路源电流和短路灌电流随温度的变化而变化，在不同的电源电压下有不同的特性曲线。

  电源电流特性

• 电源电流（(I_{SUPPLY})）在输出为高和低电平时随温度的变化情况不同，并且与输出转换频率也有关系。

  传播延迟特性

• 传播延迟（(t_{PD})）与输入过驱动、负载电容和温度都有关系。输入过驱动越大，传播延迟越小；负载电容越大，传播延迟越大；温度对传播延迟也有一定的影响。

引脚描述

MAX9075

引脚（SOT23）	引脚（SC70）	名称	功能
1	1	OUT	比较器输出
2	2	GND	接地
3	3	IN+	比较器同相输入
4	4	IN-	比较器反相输入
5	5	VCC	正电源电压

MAX9077

引脚（µMAX/SO）	引脚（SOT23）	名称	功能
1	1	OUTA	比较器A的输出
2	3	INA-	比较器A的反相输入
3	4	INA+	比较器A的同相输入
4	2	GND	接地
5	5	INB+	比较器B的同相输入
6	6	INB-	比较器B的反相输入
7	7	OUTB	比较器B的输出
8	8	VCC	正电源电压

设计应用建议

增加迟滞

迟滞可以通过增加上阈值和降低下阈值来扩展比较器的噪声容限。通过三个电阻使用正反馈来设置迟滞，具体设计步骤如下：

1. 选择 (R3)，一般选择10MΩ，以保证精度并使电路在跳变点的额外电源电流较小。
2. 选择迟滞电压 (V{HYS})，例如 (V{HYS}=50mV)。
3. 计算 (R1)：(R1 = R3 × V{HYS} / V{CC})。
4. 选择 (V{IN}) 上升时的阈值电压 (V{THR})。
5. 计算 (R2)：(R2 = 1 / {[V{THR} / (V{REF} × R1)] - 1 / R1 - 1 / R3})。
6. 验证阈值电压：(V{THR}=V{REF} × R1(1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3))（(V{IN}) 上升）；(V{THF}=V{THR}-(R1 × V{CC}) / R3)（(V_{IN}) 下降）。
7. 检查输入偏置电流（5nA）引起的误差，若误差过大，减小 (R3) 并重新计算。

电路板布局和旁路

• 使用10nF的电源旁路电容，当电源阻抗高、电源引线长或电源线上预计有过多噪声时，使用100nF的旁路电容。
• 尽量减小信号走线长度以减少杂散电容。
• 尽量减小 (IN-) 和 (OUT) 之间的电容耦合。
• 对于慢速输入信号（上升时间 > 1ms），在 (IN+) 和 (IN-) 之间使用1nF的电容。

MAX9075/MAX9077比较器以其低功耗、高速、小尺寸等优点，为电子工程师在单电源应用设计中提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们可以根据具体需求，结合其特性和设计建议，充分发挥其性能。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区交流分享。