比较器的合理选择

比较器的性能指标

　　比较器两个输入端之间的电压在过零时输出状态将发生改变，由于输入端常常叠加有很小的波动电压，这些波动所产生的差模电压会导致比较器输出发生连续变化。为避免输出振荡，新型比较器通常具有几mV的滞回电压。滞回电压的存在使比较器的切换点变为两个：一个用于检测上升电压，一个用于检测下降电压(图1)。高电压门限(V_TRIP+)与低电压门限(V_TRIP-)之差等于滞回电压(V_HYST)，滞回比较器的失调电压(V_OS)是V_TRIP+和V_TRIP-的平均值。

图1. 开关门限、滞回和失调电压

　　不带滞回的比较器的输入电压切换点是输入失调电压，而不是理想比较器的零电压。失调电压(即切换电压)一般随温度、电源电压的变化而变化。通常用电源抑制比(PSRR)衡量这一影响，它表示标称电压的变化对失调电压的影响。

　　理想的比较器的输入阻抗为无穷大，因此，理论上对输入信号不产生影响，而实际比较器的输入阻抗不可能做到无穷大，输入端有电流经过信号源内阻并流入比较器内部，从而产生额外的压差。偏置电流(I_BIAS)定义为两个比较器输入电流的中值，用于衡量输入阻抗的影响。例如，MAX917、MAX9117系列比较器在整个工作温度范围内的最大偏置电流仅为2nA，室温下(T_A = +25°C)偏置电流低于1nA，见表3。

表3. 低I_BIAS

　　随着低电压应用的普及，为进一步优化比较器的工作电压范围，Maxim公司利用npn管与pnp管相并联的结构作为比较器的输入级，从而使比较器的输入电压得以扩展，可以比电源电压高出250mV，因而达到了所谓的超电源摆幅标准。这种比较器的输入端允许有较大的共模电压。

比较器输出

　　由于比较器仅有两个不同的输出状态，零电平或电源电压，具有满电源摆幅特性的比较器输出级为射极跟随器，这使得其输出信号与电源摆幅之间仅有极小的压差。该压差取决于比较器内部晶体管饱和状态下的集电极与发射极之间的电压。CMOS满摆幅比较器的输出电压取决于饱和状态下的MOSFET，与双极型晶体管结构相比，在轻载情况下电压更接近于电源电压。

　　输出延迟时间是选择比较器的关键参数，延迟时间包括信号通过元器件产生的传输延时和信号的上升时间与下降时间，对于高速比较器，如MAX961、MAX9010-MAX9013，其延迟时间的典型值分别达到4.5ns和5ns，上升时间为2.3ns和3ns (注意：传输延时的测量包含了上升时间)。设计时需注意不同因素对延迟时间的影响(图2)，其中包括温度、容性负载、输入过驱动等因素。对于反相输入，传输延时用t_PD-表示；对于同相输入，传输延时用t_PD+表示。T_PD+与t_PD-之差称为偏差。电源电压对传输延时也有较大影响。

图2. 外部因素对传输延时的影响

　　有些应用需要权衡比较器的速度与功耗，Maxim公司针对这一问题提供了多种芯片类型供选择，其中包括从耗电800nA、延迟时间为30µs的MAX919到耗电6µA、延迟时间为540ns的MAX9075；耗电600µA、延迟时间为20ns的MAX998到耗电11mA、延迟时间为4.5ns的MAX961；从耗电350µA、传输延时25ns的MAX9107到耗电900µA、传输延时5ns的MAX9010最近推出的MAX9010 (SC70封装)，其延迟时间低至5ns电源电流只有900µA，为产品设计提供了更多的选择。

　　如需超高速、ECL或PECL输出、延迟500ps的比较器，请参考MAX9600/MAX9601/MAX9602。

实际比较器

　　比较器通常用于比较一路输入电压和一路固定的电压基准，为满足这种应用需求，Maxim将基准源与比较器集成在同一芯片内，这样不仅节省空间而且比外部基准耗电少，如，MAX9117在全温范围内的最大消耗电流只有1.3µA (包括内部其准源)。考虑环境温度的变化和基准源的类型，集成基准源的精度一般在1%至4%。对于精度要求较高的应用，可以考虑选用MAX9040系列产品，其内置基准源的初始