4.5ns单/双电源轨对轨输出比较器LT1719及其应用

    摘要：LT1719是Linear Technology公司采用最优化工艺生产的高速双电源比较器。它采用轨对轨输出方式，响应时间只有4.5ns。可用于输入信号缓慢变化的应用场合，并可与TTL和CMOS信号直接接口。文章介绍了LT1719的主要特点、引脚功能、工作原理和典型应用。最后给出了由LT1719组成的振荡电路。

    关键词：比较器 轨对轨 电压隔离 LT1791

1 概述

LT1719是Linear Technology公司采用最优化的生产工艺技术制造的4.5ns高速双电源比较器。该比较器采用轨对轨输出方式，可在低电压条件下正常工作。其输入电压范围在VEE-100mV到Vcc-1.2V之间。由于LT1719比较器内部采用了延时技术，因此，它特别适用于输入信号缓慢变化的应用场合。其轨对轨输出可保证其与TTL和CMOS信号直接接口，可平衡输出则可使其方便的应用于模拟或单电源逻辑电平的转换方面。另外，LT1719还具有休眠功能，这一特性可极在地降低电源功耗，因而可广泛地用于便携式电池供电系统。

LT1719具有两种封装形式，一种是SO-8脚形式，另一种是SOT-23封装形式。SO-8脚封装的LT1719具有电源隔离功能，其中包括隔离模拟输入和输出逻辑电平的功能。因而其操作更加灵活。

LT1719的主要特点如下：

●SO-8封装的LT1719可对输入和输出电源电压进行隔离；

●具有3V和5V电源电压的最优化输出；

●具有与TTL/CMOS电平兼容的轨对轨输出；

●具有低功耗掉电模式，掉电模式时的电源电流为0.1μA；

●3V时的电源电流为4.2mA；

●速度快，20mV驱动时的响应时间仅为4.5ns，5mV驱动时的响应时间为7ns；

●LT1719比较器可采用3V和5V双电源操作，而且响应速度快，操作灵活。可在高速差分接收系统、晶体振荡电路、电平转换、前置检测器、零失真检测器、高速采样电路和延迟线等应用领域得到非常广泛的应用。

2 引脚功能和主要参数

2.1 引脚功能

LT1719比较器的引脚排列如图1所示。各引脚的功能说明如表1所列。

表1 LT1719的引脚功能说明

2.2 主要参数

SO-8封装的LT1719具有电源隔离功能，下面是SO-8封装的主要参数：

●输入电源电压（Vcc-VEE）：2.7～10.5V；

●最大输入电源电压：12V；

●+VS对地最大电压范围：7V；

●VEE对地最大电压范围：-12V～0.3V；

●输出电源电压范围+VS：2.7V～6V；

●最大输入电压VCMR（MIN）：VEE-0.1V；

●最大输入电压VCMR（MAX）：VCC-1.2V；

●输入最大电流：±10mA；

●输出最大电流：±20mA。

LT1719的工作温度范围分为C级和I级两个级别。其中C级的工作温度范围为0～70℃，I级的工作温度范围为-40～+85℃。

3 工作原理

图2所示是LT1719双电源比较器的内部原理框图。从图中可以看出：LT1719具有一对差分输入端、一个偏置控制端和一个互补型共射输出端。由于其内部的所有信号通道均采用低电压反馈方式，因而使得LT1719比较器具有很高的速度和极低的功耗。

由于LT1719的输入端在其动态范围之内无需电源驱动，因而在轨对轨输入比较器的两具输入端就存在有一定死区。这样，既使对于2.7V的电源信号，LT1719仍然具有1.6V的共模输入范围。另外，差分输入电压范围的轨对轨形式也不需要比较器中使用较大的输入电流。同样的，输入端的相位反转保护功能也可以用来防止在输入电压下降到VEE-100mV时出现的输出错误。

LT1719的内部延迟由加在第二级上的非线性正向反馈电路来完成。在第二级输出以前，电路完全采用差分信号。而在第二级输出以后，输出信号被分成两路以分别驱动两个对称匹配的晶体管。这两个晶体管被连接成轨对轨共射输出形式。两个肖特其二极管能够将LT1719的输出电压限制在300mV左右，这样就可以不再使用50mV或15mV的轨对轨线性放大器和其它器件。但这并不改变LT1719比较器输出的数字形式。它的输出状态仍然可以用来直接驱动TTL或者CMOS电平。同时也能驱动ECL电平。

4 应用电路

4.1 典型应用电路

LT1719比较器由于其响应速度快，操作灵活，因而在高速差分接收系统、晶体振荡电路、电平转换、前置检测器、零失真检测器、高速采样电路和延迟线等应用领域得到非常广泛的应用。图3 是由LT1719组成的、具有TTL和CMOS电平输出的晶体振荡器的典型应用电路。该电路采用2.7～6V电压工作，并用一个2kΩ和一个620Ω的分压电阻来LT1719的正向输入端提供偏置。而在其反向端，则使用了一个0.1μF电容和两个电阻（阻值分别为2kΩ和1.8kΩ）来为其输出端设置一个合适的直电平输出基准。另外，利用一个1MHz～10MHz的晶振可为电路提供正反馈，同时，还可以起到稳定振荡频率的作用。可以看出：该电路所用元件很少，只用几个电阻、一个电容和一个晶体振荡器便可工作，电路组成十分简单。

4.2 具有50%工作周期的振荡器

尽管LT1719可以提供比较稳定的逻辑输出。但是，LT1719在工作时，总不免存在一定的输出延迟。因此，应在LT1719的公共模式范围的中点附近，为其输入段设置直流电压偏置。同时在正反馈回路中增加一个2.7V～6V之间变化时，其晶振频率亦在1MHz～10MHz之间调整。实际上，LT1719在2.0～2.2V时即可激活。也就是说：LT1719在2.0～2.2V时便可得到较为理想的振荡频率。

图4是一个可以得到50%工作周期的振荡电路。该电路对于那些只需要50%工作周期的应用场合比较有用。实际上，电路的工作周期还与所有电阻的误差范围以及LT1719的具体选择有关。另外，需要说明的是：该电路的工作周期在LT1719比较器负载不同时将有一个微小的偏移，因此，在临界应用时，还应考虑其负载的最小容抗问题。