比較器的關(guān)鍵規(guī)格之一是傳播延遲，即信號(hào)從比較器輸入傳播到輸出所需的時(shí)間。無(wú)論是作為電池供電應(yīng)用中的閾值檢波器，還是在高速信號(hào)處理板上，比較器的傳播延遲通常是工程師在選擇合適的器件時(shí)想知道的第一個(gè)參數(shù)。不幸的是，傳播延遲規(guī)范在它所揭示或不揭示的信息方面可能而且通常是模糊的或誤導(dǎo)性的。這是因?yàn)橛袔讉€(gè)因素會(huì)影響傳播延遲規(guī)格，但數(shù)據(jù)手冊(cè)中通常不會(huì)討論這些因素。影響傳播延遲的因素有：測(cè)量方式、過(guò)驅(qū)量、電源電壓、輸出驅(qū)動(dòng)器電源電壓、容性負(fù)載、共模電壓、配置（反相或同相）、測(cè)量邊沿（上升或下降）和溫度。

測(cè)量傳播延遲

要了解傳播，必須首先查看正在測(cè)量的內(nèi)容。假設(shè)有一個(gè)理想的比較器（無(wú)失調(diào)電壓）。比較器基本上比較兩個(gè)輸入信號(hào)，當(dāng)一個(gè)輸入信號(hào)超過(guò)另一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)，輸出跳閘。但輸出不會(huì)瞬時(shí)改變;當(dāng)信號(hào)在到達(dá)輸出之前通過(guò)內(nèi)部電路（傳播）時(shí)，存在延遲。需要注意的是，傳播延遲定義為輸出達(dá)到輸出值的50%的點(diǎn)，而不是完整值。此名稱(chēng)與輸出負(fù)載相結(jié)合，是可能導(dǎo)致電路測(cè)量的延遲時(shí)間長(zhǎng)于預(yù)期延遲時(shí)間的幾個(gè)因素之一。

圖1.測(cè)量傳播延遲

通常說(shuō)

傳播延遲通常是一個(gè)典型的規(guī)格，這意味著給出的值未經(jīng)生產(chǎn)測(cè)試或保證。由于工藝和晶圓廠的變化，除了正常的統(tǒng)計(jì)變化外，典型值的范圍可能相當(dāng)大。對(duì)所有值求平均值將得到一個(gè)接近預(yù)期值的值，但單個(gè)IC可能具有測(cè)量的傳播延遲規(guī)格，實(shí)際上根本不那么典型。當(dāng)有保證的規(guī)格時(shí)，它可能包括一個(gè)注釋?zhuān)?jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查后發(fā)現(xiàn)設(shè)備經(jīng)過(guò)樣品測(cè)試，由相關(guān)性保證或由設(shè)計(jì)保證。廣受歡迎的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) LT1016 雙通道 10ns 比較器就是這樣一個(gè)示例。以下是數(shù)據(jù)手冊(cè)中的傳播延遲規(guī)格，并保證最大數(shù)量。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查，注4指出“ tPD不能在超速驅(qū)動(dòng)值低的自動(dòng)處理設(shè)備中測(cè)量。LT1016 采用一個(gè) 1V 步進(jìn)和 500mV 過(guò)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行樣本測(cè)試。相關(guān)測(cè)試表明，如果執(zhí)行額外的直流測(cè)試以保證所有內(nèi)部偏置條件正確，則此測(cè)試可以保證顯示的tPD限值。

圖2.LT1016 EC 表傳播延遲

凌力爾特最新的高速比較器在數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供了有保證的規(guī)格。LTC6752 2.9ns CMOS 輸出比較器的傳播延遲規(guī)格如下所示。注8僅顯示信號(hào)步長(zhǎng)（150mV）。

圖3.LTC6752 EC 表傳播延遲

LTC6754 1.8ns LVDS 輸出比較器還具有一種保證的傳播延遲規(guī)格。由于其速度，LVDS輸出被提供以簡(jiǎn)化數(shù)字接口時(shí)鐘要求。

進(jìn)入超速狀態(tài)

影響傳播延遲的因素之一是施加到比較器的過(guò)驅(qū)量;過(guò)載越高，傳播延遲越快。因此，在不知道過(guò)載量的情況下查看傳播延遲可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。ATE客戶(hù)意識(shí)到了這一點(diǎn)，通常會(huì)要求提供如下所示的色散圖，該圖顯示傳播延遲是過(guò)驅(qū)的函數(shù)。色散也是一個(gè)典型值，但當(dāng)與典型傳播延遲結(jié)合使用時(shí)，可以使用比較器時(shí)預(yù)期的預(yù)期傳播延遲值提供更窄的范圍。在某些情況下，使用傳播延遲較慢但色散較窄的比較器可能比使用傳播延遲稍快但色散較寬的器件更為有利。下圖顯示了 LT1719 單通道 4.5ns 3V/5V 比較器的傳播延遲與輸入過(guò)驅(qū)動(dòng)的關(guān)系。

圖4.LT1719 傳播延遲與輸入過(guò)驅(qū)的關(guān)系

調(diào)高果汁

影響傳播延遲規(guī)格的另一個(gè)因素是電源電壓。下圖顯示了 LTC6752 單通道 2.9ns 比較器和 LT1719 的電源電壓如何隨電源電壓變化而變化。變化量取決于電源電壓或器件優(yōu)化范圍，但對(duì)于單電源系統(tǒng)，通常較低的電源電壓通常意味著較慢的傳播延遲。對(duì)于 LT1719，該圖顯示，只要 VEE 上存在一個(gè)負(fù)電源電壓，傳播延遲就會(huì)隨著正電源的變化而變化不大。

圖5.LTC6752 傳播延遲與電源電壓的關(guān)系

輸出端的電壓更高

一些比較器具有用于輸出驅(qū)動(dòng)器和輸出邏輯電平的單獨(dú)電源引腳。與電源引腳類(lèi)似，輸出驅(qū)動(dòng)器電源電壓會(huì)影響傳播延遲的速度。一般來(lái)說(shuō)，輸出驅(qū)動(dòng)器電壓越高，傳播延遲越快。下圖突出顯示了這種關(guān)系。

圖6.傳播延遲與輸出驅(qū)動(dòng)器電源電壓的關(guān)系

你能扛起這個(gè)重?fù)?dān)嗎？

測(cè)量傳播延遲時(shí)，比較器輸出端的負(fù)載在制造商之間不一致，并且在同一制造商內(nèi)通常不一致。電表容性負(fù)載通常在10pF至20pF范圍內(nèi)，但雜散電容和重容性負(fù)載會(huì)對(duì)傳播延遲產(chǎn)生重大影響。

圖7.傳播延遲與容性負(fù)載的關(guān)系

不常見(jiàn)的共模電壓變化

比較器的輸入共模電壓會(huì)影響傳播延遲。對(duì)于由PNP對(duì)和NPN對(duì)組成的軌到軌輸入比較器，這種影響可能非常明顯，NPN對(duì)在不同的輸入共模范圍內(nèi)處于活動(dòng)狀態(tài)。下圖顯示了傳播延遲如何隨著多個(gè)比較器的共模電壓變化而變化。在第一個(gè)圖中，下降沿?cái)?shù)據(jù)（紅色）顯示由于這種效應(yīng)，傳播發(fā)生了 13% 的變化。對(duì)于上升沿?cái)?shù)據(jù)，這種變化要不那么明顯。一些比較器在共模電壓中表現(xiàn)出階躍，而不是在此轉(zhuǎn)換點(diǎn)處出現(xiàn)尖峰。在圖10中，傳播延遲隨著共模接近供電軌而增加，導(dǎo)致延遲略有增加。

圖8.傳播延遲與共模電壓的關(guān)系示例1

圖9.傳播延遲與共模電壓的關(guān)系示例2

圖 10.傳播延遲與共模電壓的關(guān)系示例3

反轉(zhuǎn)或不反轉(zhuǎn)，這是個(gè)問(wèn)題

拓?fù)淇梢栽趥鞑パ舆t中發(fā)揮作用。比較器可以被認(rèn)為是一個(gè)運(yùn)行開(kāi)環(huán)且沒(méi)有線(xiàn)性輸出級(jí)的放大器。像和放大器一樣，它可以配置為同相或反相配置。下面的示波器照片顯示了采用反相和同相配置的 LT6700/3 微功率 18ns 比較器系列的傳播延遲。從圖中可以看出，上升沿同相傳播延遲約為24μs，下降沿約為20μs。對(duì)于反相配置，下降沿延遲為40μs，上升電阻為10μs。

圖 11.反相和同相傳播延遲示波器照片

選擇你的優(yōu)勢(shì)

有時(shí)上升沿和下降沿的傳播延遲相似，有時(shí)則偏斜。當(dāng)數(shù)字不相同時(shí)，最佳規(guī)格通常顯示在數(shù)據(jù)手冊(cè)的首頁(yè)上。下圖雖然在上面的另一個(gè)例子中使用，但是一個(gè)很好的觀察圖，可以看到上升沿和下降沿延遲之間的差異。在查看兩個(gè)比較器時(shí)，請(qǐng)務(wù)必確保比較相同的傳播延遲邊沿。

圖 12.上升和下降傳播延遲差異

有人能把熱量調(diào)高嗎？

溫度是我們提到的傳播延遲變化的最后一個(gè)規(guī)格。雖然沒(méi)有保證和生產(chǎn)測(cè)試，但人們通?？梢栽跀?shù)據(jù)手冊(cè)中找到顯示兩個(gè)參數(shù)之間溫度關(guān)系的圖表。有時(shí)這種關(guān)系是相當(dāng)線(xiàn)性的;其他時(shí)候，一點(diǎn)也不;這實(shí)際上取決于比較器的設(shè)計(jì)。下面幾張圖表顯示了 LTC6752 和 LT1719 高速比較器之間的關(guān)系。請(qǐng)注意，在某些情況下，溫度變化可能超過(guò) 20%，而在其他情況下，溫度變化占室溫值的百分比相當(dāng)小。

圖 13.傳播延遲與溫度的關(guān)系示例1

圖 14.傳播延遲與溫度的關(guān)系示例2

武裝并準(zhǔn)備明智地選擇

希望這已經(jīng)揭開(kāi)了傳播延遲測(cè)量的一些微妙之處。凌力爾特提供多種比較器，按高速（≥500ns 傳播延遲）、微功耗（≤110μA 典型電源電流）、特定應(yīng)用和高溫分組。

審核編輯：郭婷