运放与比较器的区别 下载本文

VCC= 5V VICM= 0V

图2::::TS302x – 输入偏流对差分电压 传播延迟

传播延迟对于很多应用都是一个关键参数,传播延迟是指输入信号跨过临界点的时间 和比较器输出的实际转换时间之间的时间差。为了测量传播延迟TP,也称作响应时间,在 输入引脚上施加一个方波信号。这个输入信号的振幅被称为过驱动电压参数,对输出信号 延迟影响很大,如图4 所示。传播延迟大小与输入共模电压(VICM)有关,以TS302x 为例, 传播延迟主要与在不同输入电压下工作的两对输入差分晶体管有关。每对晶体管都有自己 的传播延迟(TP)。

图3: 传播延迟的定义与测量

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 30 40 50 60 70 80 90 TPHL VICM= VCC

Propagtion delay ( nS)

Overdrive voltage (mV) TPLH

VICM= VCC TPLH VICM= 0V TPHL VICM= 0V VCC= 5V Temp. = 25oC

图4: TS302x –传播延迟对过驱动电压 100mV VIN[V] VOUT[V] 0

VOV t [us] t [us] VREF ? VCC TPLH 4

如图3所示,在上升沿(TPLH)上测量传播延迟时,输入信号从比较电压VREF下面的 100mV开始,然后上升到VREF + VOV电压处,其中VOV 叫做过驱动信号。对于下降沿(TPHL) 测量,情况与上升沿相反:输入信号从VREF+100mV 开始,下降到VREF- VOV。例如,在测 量TPLH 时,如果VOV= 20mV,VREF= 2.5V,则输入方波信号的高电平=2.52V,低电平= 2.4V,分别对应VREF + VOV 和VREF – 100mV。

了解过驱动(VOV)参数的准确含义非常重要。某些制造商使用对称输入信号变化,例 如,从-20mV到+20mV的电压变化。相反的方法是施加一个100mV到+20mV的输入电压变

化,不同的测量方法对测量结果有积极的影响,因为测量结果显示传播延迟降低了,低过 驱动输入电压就是这种情况。当使用对称信号时,在相同的过驱动电压(VOV)下,从传播延 迟角度(Tp)看,TS302x比较器的响应速度似乎比竞争品牌更快。 输入失调电压

输入失调电压(VIO)是比较器分辨率的限制因素。对于在输入失调电压范围内的输入信 号,比较器可能会转换到不同的输出值,或根本不转换。我们举例说明。

例如,把一个5mV的峰值到峰值振幅信号施加到一个输入失调电压(VIO)6mV的比较器 上,当VIO偶然是零时,可以在输出引脚上发现一个理想的恢复信号。相反,如果VIO是 4mV,信号虽然也会被恢复,但是输出方波将拥有一个错误的占空比。

如果比较器的VIO高于5mV,比较器的输出将会保持高态或低态。因此,恢复操作将 会失败,信号就会丢失。在整个VICM范围内和-40℃到125℃区间,TS302x的VIO 典型值是 0.5mV,最大值是8mV。

输入失调电压的平均温度系数VIO规定了在温度变化范围内预计的输入失调漂移,单

位是μV/℃,其中VIO IO是?是在-40℃到125℃温度范围内测量到的输入失调电压数值,而V dVIO/ dT的计算结果。典型的失调电压漂移是3μV/℃,最大值是20μV/℃。图5所示是两个 不同的输入共模电压下的两条输入失调电压对温度特性曲线,一条曲线代表低输入共模电 压(VICM = 0V)时双极晶体管输入级的VIO漂移,另一条曲线代表高输入共模电压(VICM = VCC) 时CMOS输入级性能。

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

3.0 Vio(mV)

Temperature (°C) VVICM= 0V VICM= 5V VCC = 5V

图5::::输入失调电压对温度特性曲线 CMRR 和SVR

共模抑制比(CMRR)描述了输入失调电压VIO 与输入共模电压VICM 之间的关系。共模抑制 比被定义为VIO 与VICM的变化比,大多数情况下用对数比例表示。 CMRR [dB] = 20x Log (DVICM /DVIO)

在不同的输入共模电压(0V 和VCC)下测量两个输入失调电压值,然后用这两个值计算 CMRR。对于TS302x 系列比较器,当电源电压VCC= 2V 时,CMRR 典型值是67dB;当电 源电压VCC= 5V 时,CMRR 是72dB。

电源电压抑制比(SVR)是另一个描述了输入失调电压VIO 与电源电压之间关系的重要参数, 修改电源电压会或多或少影响输入差分晶体管对的偏流,这表明输入失调电压也将要进行 细微的修改,电源电压抑制比SVR 是测量这种影响大小的方法。 SVR [dB] = 20x Log (DVCC /DVIO)

在VCC= 2V 到VCC= 5V 的电源电压变化范围内,TS302x 的SVR 典型值是69dB。 快速比较器原理和印刷电路板设计

比较器是性能非常强大的用途很广的电子器件,不过,应用设计工程师必须检查正常 工作所需的特殊标准,所有的基本原则对于高速器件都是通用的,但是,比较器可能是这 些器件中最灵敏的产品。

任何高速比较器实现最好的性能必须具有正确的产品设计和合理的印刷电路布局, 输入或地线上的大电容可能会限制高速电路发挥最大的性能,为了最大限度缩短完整电路