MAX917 - MAX920：纳米功耗、超性能的轨外比较器

在电子设计领域，对于高性能、低功耗比较器的需求一直存在。今天，我们就来深入探讨一下MAXIM公司推出的MAX917 - MAX920系列纳米功耗轨外比较器，看看它有哪些独特之处，能为我们的设计带来怎样的便利。

文件下载：MAX919.pdf

一、产品概述

MAX917 - MAX920系列比较器采用节省空间的SOT23封装，具备轨外（Beyond - the - Rails™）输入特性，并且能保证在低至 +1.8V 的电源电压下正常工作。该系列分为带参考电压和不带参考电压两种类型。其中，MAX917/MAX918带有板载1.245V ±1.5%的参考电压，每个比较器的电源电流仅为750nA；而MAX919/MAX920不带参考电压，电源电流更是低至380nA。这种超低功耗的特性，使得它们非常适合用于两电池应用，如电池监测和管理等。

二、产品特性亮点

2.1 超低电源电流

不同型号的比较器在电源电流方面表现出色。MAX919/MAX920每个比较器仅需380nA的电源电流，而带参考电压的MAX917/MAX918也只需750nA。这对于对功耗敏感的应用来说，无疑是一个巨大的优势。大家在设计低功耗系统时，是否会优先考虑这种超低功耗的比较器呢？

2.2 宽电源电压范围

该系列比较器能保证在低至 +1.8V 的电源电压下工作，电源电压范围可从1.8V到5.5V。这种宽范围的电源电压适应性，使得它们在不同的电源环境下都能稳定工作。

2.3 轨外输入能力

输入电压范围可超出电源轨200mV，这一特性为设计带来了更大的灵活性。在一些复杂的信号处理场景中，轨外输入能力可以让我们更方便地处理超出电源电压范围的信号。

2.4 多种输出类型

MAX917/MAX919具有推挽输出级，能够吸收和提供电流，最大驱动能力可达 ±8mA，适合需要较大驱动能力的应用。而MAX918/MAX920则具有开漏输出级，适合混合电压系统设计，方便实现线或逻辑功能。

2.5 无撬棍电流切换

独特的输出级设计在切换时能限制电源电流浪涌，几乎消除了许多其他比较器常见的电源毛刺，同时也降低了动态条件下的整体功耗。在电池供电的应用中，这一特性可以显著延长电池的使用寿命。

2.6 内部迟滞

内部迟滞确保了即使在输入信号缓慢变化的情况下，也能实现干净的输出切换，有效避免了因噪声或寄生反馈导致的振荡问题。

三、电气特性详解

3.1 电源相关特性

• 电源电压范围：1.8V到5.5V，适应多种电源场景。
• 电源电流：不同型号和不同电源电压下，电源电流有所不同。如MAX917/MAX918在VCC = 1.8V、TA = +25°C时，电源电流典型值为0.75µA；在VCC = 5V、TA = TMIN到TMAX时，为1.60µA。
• 电源抑制比（PSRR）：在1.8V ≤ VCC ≤ 5.5V时，PSRR为0.1 - 1mV/V，表明该系列比较器对电源电压变化的抑制能力较强。

3.2 输入特性

• 输入电压范围：IN + 电压范围为VEE - 0.2到VCC + 0.2V，体现了轨外输入能力。
• 输入失调电压（VOS）：典型值在1 - 5mV之间，输入失调电压会影响比较器的精度，在对精度要求较高的应用中需要重点关注。
• 输入偏置电流（IB）：典型值在0.15 - 2nA之间，非常小，对输入信号的影响可以忽略不计。

3.3 输出特性

• 输出电压摆幅：不同型号和不同负载电流下，输出电压摆幅有所不同。如MAX917在VCC = 5V、ISOURCE = 8mA时，输出电压摆幅高（VCC - VOH）典型值为190 - 400mV。
• 输出泄漏电流（ILEAK）：MAX918/MAX920在VO = 5.5V、VCC = 5V时，输出泄漏电流典型值为0.001 - 1µA，泄漏电流小有助于提高系统的稳定性。

3.4 参考电压特性（仅MAX917/MAX918）

• 参考电压（VREF）：在TA = +25°C时，典型值为1.245V；在TA = TMIN到TMAX时，范围为1.200 - 1.290V。
• 参考电压温度系数（TCREF）：为95ppm/°C，表明参考电压随温度的变化较小。
• 参考输出电压噪声（en）：在不同带宽和电容条件下有所不同，如BW = 10Hz到100kHz时，为600µV RMS；BW = 10Hz到100kHz、CREF = 1nF时，为215µV RMS。

四、典型应用场景

4.1 两电池监测/管理

由于其超低功耗的特性，MAX917 - MAX920系列比较器非常适合用于两电池的监测和管理系统。通过监测电池电压，及时反馈电池状态，实现对电池的有效管理。

4.2 超低功耗系统

在一些对功耗要求极高的系统中，如物联网设备、无线传感器节点等，该系列比较器的超低电源电流特性可以显著延长设备的续航时间。

4.3 移动通信

在移动通信设备中，需要对信号进行精确的比较和处理。MAX917 - MAX920的高性能和低功耗特性，能够满足移动通信设备对功耗和性能的双重要求。

4.4 笔记本电脑和PDA

在笔记本电脑和PDA等设备中，需要对各种信号进行监测和控制。该系列比较器可以用于电池电量监测、信号阈值检测等方面。

4.5 阈值检测器/鉴别器

利用其内部迟滞和精确的比较功能，MAX917 - MAX920可以作为阈值检测器或鉴别器，用于检测信号是否超过或低于某个阈值。

五、设计注意事项

5.1 额外迟滞的设计

对于MAX917/MAX919，可以通过三个电阻使用正反馈来产生额外的迟滞。但需要注意的是，这种方法会减慢迟滞响应时间。在设计时，需要根据具体的应用需求来选择是否需要额外的迟滞以及如何计算电阻值。

5.2 电路板布局和旁路

虽然该系列比较器通常不需要电源旁路电容，但在电源阻抗高、电源引线长或电源线上预计有过多噪声的情况下，建议在设备的电源引脚附近使用100nF的旁路电容。同时，要尽量减小信号走线长度，以减少杂散电容的影响。

六、总结

MAX917 - MAX920系列纳米功耗轨外比较器以其超低功耗、宽电源电压范围、轨外输入能力、多种输出类型等特性，为电子工程师在设计各种应用时提供了一个优秀的选择。无论是在电池供电的系统中，还是对功耗和性能要求较高的应用场景，该系列比较器都能发挥出其独特的优势。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，并注意电路板布局和相关参数的计算，以充分发挥其性能。大家在使用过类似的比较器后，有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。