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1200S08-UR

器件型号:1200S08-UR
器件类别:半导体    模拟混合信号IC   
厂商名称:THAT Corporation
厂商官网:http://www.thatcorp.com/
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器件描述

Audio Amplifiers High-CMRR Bal Input Line Rec. 0dB SO-8

参数
产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
THAT Corporation
产品种类:
Product Category:
Audio Amplifiers
系列:
Series:
1200
封装:
Packaging:
Reel
商标:
Brand:
THAT
NumOfPackaging:1
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
2000
商标名:
Tradename:
InGenius

1200S08-UR器件文档内容

                                                                                                                 InGenius High-CMRR

                                                                                          Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                                                       THAT 1200, 1203, 1206

                     FEATURES                                                                        APPLICATIONS

•  High CMRR: typ. 90 dB at 60 Hz                                                      •  Balanced Audio Line Receivers

•  Extremely high common-mode input

   impedance                                                                              Instrumentation Amplifiers

      • Maintains balance under real-world                                             •

      conditions

•  Transformer-like performance in an IC                                               •  Differential Amplifiers

•  Excellent audio performance

      • Wide bandwidth: typ. > 22 MHz                                                  •  Transformer Front-End Replacements

      • High slew rate: typ. 12 V/us

      • Low distortion: typ. 0.0005 % THD

      • Low noise: typ. -106 dBu                                                       •  ADC Front-Ends

•  Several gains: 0 dB, -3 dB, & -6 dB

                                                              Description

      The  THAT      1200-series           InGenius  balanced                          Developed     by   Bill   Whitlock     of  Jensen  Trans-

line  receivers      overcome       a  serious   limitation        of             formers, the patented InGenius input stage uses

conventional         balanced     input    stages:   poor     com-                clever  bootstrapping         to  raise  its    common-mode

mon        mode  rejection   in     real-world   applications.                    input impedance into the megohm range without

While conventional input stages measure well in                                   the  noise  penalty       from    the  obvious     solution     of

the   lab  and   perform       well    on  paper,   they     fail  to             using   high-valued       resistors.     Like   transformers,

live up to their CMRR specs when fed from even                                    InGenius    line     receivers    maintain         their  high

slightly   unbalanced          source      impedances         —    a              CMRR    over    a  wide    range  of     source    impedance

common situation in almost any pro sound envi-                                    imbalances    —    even   when    fed    from      single-ended

ronment.   This      is  because         conventional        stages               sources.    But    unlike      transformers,       these  wide

have low common-mode input impedance, which                                       bandwidth     solid     state  devices      offer  dc-coupling,

interacts with imbalances in source impedance to                                  low distortion, and transparent sound in a small

unbalance        common-mode           signals,  making       them                package at reasonable cost.

indistinguishable from desired, balanced signals.

                                                                                                Pin Name            DIP Pin               SO Pin

           R6               OA1            R1            R2                                          Ref                   1                1

      IN-                +1                                                 Vcc

                             R10                                                                     In-                   2                2

                 R7          24K       OA4           OA3                    Vee

                                                                                                     In+                   3                3

                                       +1            -                      Vout
                                                     +
                                                                                                     Vee                   4                4

                 R8            R11                                                                 CM In                   5                5

                             24K           R3            R4

      IN+                +1                                                                          Vout                  6                6

           R9                OA2                         R5                 REF

                                                         24K                                         Vcc                   7                7

                     CM IN                       CM OUT                                           CM Out                   8                8

                                                                                                     Table 1.    1200-series pin     assignments

                                  Cb

                                                                                                     Gain           Plastic DIP      Plastic SO

           Part no.      R6 , R9       R7 , R8      R1 , R3        R2 , R4

           THAT1200         0          24 k          6k            6k                                0 dB                1200P            1200S

           THAT1203      7k            17 k          6k            6k                                -3 dB               1203P            1203S

           THAT1206      7k            17 k          7k            5k                                -6 dB               1206P            1206S

           Figure 1. THAT 1200-series equivalent circuit      diagram                                      Table 2. Ordering information

                     Protected under U.S. Patent Numbers, 5,568,561 and 6,160,451. Additional patents pending.

                                           InGenius is a registered trademark of THAT Corporation.

                     THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                         Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

                     Copyright © 2017, THAT Corporation;                    All rights reserved;     Doc 600033 Rev 01
InGenius High-CMRR                                              Page 2 of 12                                  Document      600033 Rev 01

Balanced Input Line Receiver ICs

                                                     SPECIFICATIONS1

                                 Abs  o  l  u  t  e  Maximum         Ratings       (TA        =  25°C)

Positive Supply Voltage (VCC)                           +20 V        Output Short-Circuit Duration (tSH)                    Continuous

Negative Supply Voltage (VEE)                           -20 V        Operating Temperature Range (TOP)                      0 to +85 ºC

Storage Temperature Range (TST)                      -40 to +125 ºC  Junction Temperature (TJ)                              125 ºC

                                                     THAT1200                      THAT1203          THAT1206

Input Voltage (VIN)                                     ± 25 V                     ± 31 V            ± 31 V

                                         Electrical     Characteristics2,3,4

Parameter                                Symbol                      Conditions               Min    Typ             Max    Units

Supply Current                              ICC                      No Signal                   —   4.7             8.0    mA

Supply Voltage                        VCC, VEE                                                   ±3                  ±18    V

Input Bias Current                          IB          No signal; Either input                  —   700             1,400  nA

                                                        connected to GND

Input Offset Current                        IB-OFF                   No signal                   —        —          ±300   nA

Input Voltage Range                      VIN-CM                 Common mode                   ±12.5  ±13.0           —      V

                                         VIN-DIFF    Differential (equal and opposite swing)

                                                                     THAT 1200                21.0   21.5            —      dBu

                                                                     THAT 1203                24.0   24.5            —      dBu

                                                                     THAT 1206                24.0   24.5            —      dBu

Input Impedance                          ZIN-DIFF                    Differential                    48.0                   kΩ

                                         ZIN-CM                 Common mode                          with bootstrap

                                                                     60 Hz                           10.0                   MΩ

                                                                     20 kHz                          3.2                    MΩ

Common Mode Rejection Ratio              CMRR1       Matched source impedances; VCM = ±10V

                                                                     DC                          70       90         —      dB

                                                                     60 Hz                       70       90         —      dB

                                                                     20 kHz                      —        85         —      dB

Common Mode Rejection Ratio5          CMRRIEC        10Ω unmatched source impedances; VCM = ±10V

                                                                     DC                          —        90         —      dB

                                                                     60 Hz                       —        90         —      dB

                                                                     20 kHz                      —        85         —      dB

Common Mode Rejection Ratio              CMRR2       600Ω unmatched source impedances; VCM = ±10V

                                                                     60 Hz                       —        70         —      dB

                                                                     20 kHz                      —        65         —      dB

Power Supply Rejection Ratio6            PSRR           At 60 Hz, with VCC = -VEE

                                                                     THAT 1200                   —        82         —      dB

                                                                     THAT 1203                   —        80         —      dB

                                                                     THAT 1206                   —        80         —      dB

1 All specifications subject to change without notice.                      5 Per IEC Standard 60268-3 for testing CMRR of balanced

2 Unless otherwise noted, TA = 25°C, VCC = +15V, VEE = -15V                        inputs.

3 See test circuit in Figure 2.                                             6 Defined with respect to differential gain.

4 0 dBu = 0.775 Vrms

                      THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                      Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

                                  Copyright © 2017, THAT Corporation; All rights reserved.
InGenius High-CMRR                                         Page 3 of 12                                        Document    600033  Rev 01

Balanced Input Line Receiver     ICs

                                      Electrical      Characteristics                       (con't)

Parameter                             Symbol                     Conditions                     Min.     Typ.         Max          Units

Total Harmonic Distortion                 THD      VIN_DIFF = 10 dBu; BW = 20 kHz; f        = 1 kHz

                                                                 RL = 2 kΩ                        —      0.0005       —            %

Output Noise                              eN(OUT)             BW = 20 kHz

                                                                 THAT1200                         —      -105         —            dBu

                                                                 THAT1203                         —      -104         —            dBu

                                                                 THAT1206                         —      -106         —            dBu

Output Offset Voltage                     VOFF                   No signal                        —      —            ±10          mV

Slew Rate                                   SR        RL = 2 kΩ; CL = 300 pF                         7   12           —            V/µs

Small Signal Bandwidth                    BW -3dB     RL = 10 kΩ; CL = 10 pF

                                                                 THAT1200                         —      22           —            MHz

                                                                 THAT1203                         —      27           —            MHz

                                                                 THAT1206                         —      34           —            MHz

Output Gain Error                     GER(OUT)        f = 1 kHz, RL = 2 kΩ                        —      0       ±0.05             dB

Maximum Output Voltage                      VO        At max differential input

                                                                 THAT1200                         21     21.5         —            dBu

                                                                 THAT1203                         21     21.5         —            dBu

                                                                 THAT1206                         18     18.5         —            dBu

Output Short Circuit Current                ISC            RL = RLcm = 0 Ω                        —      ±25          —            mA

                                          ICMSC               At CM output                        —      ±10          —            mA

Minimum Resistive Load                    RLmin                                                      2   —            —            kΩ

                                          RLCMmin             At CM output                        10     —            —            kΩ

Maximum Capacitive Load                   CLmax                                                   —      —            300          pF

                                          CLCmax              At CM output                        —      —            50           pF

                                                      Cb   +                                R5                   CM Out

                                                   220u                                     100R                 Gnd

              In-          R3

                           600R                                   Vcc           C1

                                                                       C4       56p

              In+                                           8

                                                   2  In-         7    100n

                                                           CMout                                     R6     Main Out

                                                   5              Vcc  Out

                                                      CMin                                      100R

                                                                  Ref        6                                   Gnd

                                                   3       Vee                       R4

              R1                      R2              In+         1                  2k

              200k                    200k                    4        U1

                                                                     THAT120x

                                                      C3                                    C2

                                                                                            300p

                                                      100n

              Ext.  DC  Source                                Vee

                           Gnd

                                                   Figure 2. THAT 1200-series test circuit

                       THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

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Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                   Theory of          Operation

     The     InGenius        concept       was       invented      to   overcome      mode rejection ratio. Any difference between the ratios

limitations     of      traditional    approaches             to   active   input     R2/R1 and R4/R3 will lead to less than perfect CMRR.

stage design. Because of the many misconceptions about                                The Impact of Driving Source Impedance

the performance of conventional input stages, and to set

the   stage    for    discussion      of   InGenius,       we     will   begin  by              However, in the real world, where sources have non-

discussing conventional approaches.                                                   zero output impedance, the situation is more complicat-

                                                                                      ed.       Figure 4 shows the equivalent circuit of a real-world

                                                                                      differential        application.             In    this     case,      the    source

                                                                                      connected           to    the      differential        receiver     has       source

                                Vin-                                                  impedance           of    Rs+  in  the      positive     side,     and   Rs-  in  the

                                                                                      negative side.            Because these two resistive elements                    are

                                          R1                   R2                     in series with each other, they only serve to attenuate the

                                                           -                Vout      signal       Vdiff  relative       to   the       input     impedance         of  the

                                                           +                          differential        stage.     Even     if   they     (Rs+  and    Rs-)     are   mis-

     Vdiff                                                                            matched,            this  attenuation        is   the  only     consequence            of

                                          R3                   R4                     non-zero source impedance.

                                                                                                   Rs-                       Vin-

                Figure 3. Basic differential amplifier                                          -  Vdiff                                R1               R2

                                                                                                +  2                                                  -                Vout

Traditional Balanced Input Stages                                                               + Vdiff                                               +

                                                                                                -    2                                  R3               R4

     The typical balanced input stage used in most pro-                                            Rs+

fessional      audio      products        is   shown       in  Figure       3.    It

amplifies      differential     signals       but    rejects   common-mode

interference based on the precision of the match in the

ratios R2/R1 and R4/R3.         In this circuit,

                                                                                                   Figure 4. Basic differential amplifier showing

            =             1+                      +                                                       mismatched source impedances

                                       +

     In  modern           integrated   circuits      (such        as   the  THAT                However, the same cannot be said for common-mode

1240 series), these resistor ratios are trimmed (usually                              interference.             Common-mode             signals    appear      in   phase

with  a     laser)    to  extreme      precision,     resulting         in  typical   between the two input terminals.                         For in-phase signals,

match       of      ±0.005%.          So,      one   can          assume        that  the       source    impedances         can   have      significant      impact.   As

R2/R1=R4/R3.        In    this  case,  we     can    simplify      this  formula      shown in Figure 5, this is because each leg of the source

as follows:                                                                           impedance forms a voltage divider when it interacts with

                                                                                      the       input     impedance          of    its   respective      input      of  the

            =             1+                      1   +                               differential amplifier.

                                              1+                                                Because the + and - inputs of the operational ampli-

     yielding:                                                                        fier are forced by feedback to maintain the same voltage,

                                                                                      the individual common-mode impedances of each side of

            =             +                                                           the differential stage are:

CMRR Depends on Resistor Match                                                                            =       +      ; and

     When driven from a theoretical, true voltage source,                                                 =          .

the   precisely       matched   resistor          ratios   deliver      extremely

high CMRR.          With perfectly matched resistor ratios, for                                 So long as R1=R3, these impedances, which form a

Vin+=-Vin-     (this    corresponds        to     a  pure  differential     input     load      for     common-mode               input     signals,     are   identical.

signal), then Vout=2*(Vin+)*R2/R1.                   On the other hand, for           (This is why, in discrete applications, it is wise to choose

Vin+=Vin-      (this    corresponds           to  a  pure      common       mode      R1=R3,       and    why,       in  all     integrated       applications,        these

signal), then Vout=0.           This produces an infinite common                      resistors are chosen to be the same value.)

                                                                                                The total common-mode input impedance is

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Balanced Input Line Receiver ICs

             =        .

Source Impedance Mismatches Ruin Good CMRR                                                      In-                                        R1              R2

                                                                                                                   +

      Even if R1 perfectly matches R3, any mismatch in the                                             Ri1         -

source       impedances        RS+   and  RS-  will  cause    the      voltage                                                                          -               Out

dividers to be unequal between the two input legs. This                                                                                                 +

means that Vin- and Vin+ in Figure 5 are no longer equal                                        In+                -                       R3              R4

to each other. Essentially, imbalances in the two source                                                           +

impedances          convert    the      common     mode       signal     to    a                       Ri2

differential signal, which will not be rejected by the input

stage no matter how high its theoretical CMRR is.

      To see how this plays out in practice, consider the

case     of  a  typical    unity-gain     conventional    balanced       line

receiver with common-mode input impedance of 10 kΩ.                                                         Figure 6. Instrumentational amplifier

In   such    cases,   a    source    impedance       imbalance       of  only               and OA2 from the balanced stage (OA3 along with R1, R2,

10 Ω can degrade CMRR to no better than 66 dB. A 10 Ω                                       R3, and R4). In this circuit, ZCM- = Ri1, and ZCM+ = Ri2.

mismatch        could      be  caused     by   tolerances     in     coupling

capacitors      or  output     build-out      resistors.  The     situation                      To    retain  90 dB      CMRR         in   the  face      of  a  10 Ω   mis-

becomes much worse when a conventional balanced line                                        match in source impedance would require Ri1 and Ri2 to

receiver is driven from an unbalanced source, where it is                                   be > 317 kΩ.           Of course, any difference in the values of

common to use at least 100 Ω in series with the output                                      Ri1 and Ri2 themselves would further unbalance common

for   protection.           (With    a    100 Ω    unbalanced          output               mode signals as well, so these resistors would ideally be

impedance,      and      a  10 kΩ       common-mode        input       imped-               trimmed just like the resistors in the single opamp stage

ance, even a perfect simple input stage can provide no                                      of   Figure 3.     Unfortunately            for     this    approach,        it  is

more than 46 dB CMRR!)                                                                      difficult     and     expensive       to    make      precision       trimmed

                                                                                            resistors with such high values.

                                                                                                 Furthermore, since the input bias current for ampli-

                               Vin-                                                         fiers    OA1  and      OA2   flows    through        these     resistors,    their

                                          R1              R2                                input currents must be extremely low if they are not to

                                                       -                 Vout               cause    significant        offsets.  Practically,        this     necessitates

    Zcm                  Zcm-                                                               using    FET    input  stages        for   OA1   and      OA2.     While FETs

                                                       +                                    may be a viable alternative, it is difficult to achieve with

    Vcm                                   R3              R4                                them the low noise performance of modern bipolar input

                                                                                            stages.

                                                                                            Transformer Input Stages

                         Zcm+

                                                                                                 From the point of view of common mode input im-

                                                                                            pedance,      as      well   as      that   of   electrical        isolation,    a

                                                                                            transformer        in  front     of   the   first    active    input     stage   is

             Figure 5. Basic differential amplifier driven                                  really the best possible solution.                  Transformers are the

                    by common-mode input signal                                             only approach of which we are aware that provides true

      The best solution to this problem is to increase the                                  electrical    isolation      with     reasonable          fidelity.      Further-

line  receiver's     common-mode          input    impedance         enough                 more,    their     common-mode              input    impedance        is    easily

to minimize the unbalancing effect of the voltage divider.                                  extremely high (tens of Megohms), and almost complete-

Preferably,     this     means      achieving   input     impedances         on             ly decoupled from their differential input impedance.

the order of several megohms.                  However,       in  a  conven-                     But, transformers have many other limitations. They

tional       differential   amplifier,    this     requires       high-value                do not offer dc coupling, and suffer from saturation at

resistances in the circuit.          High resistance carries with it                        low    frequencies     unless         they     are   physically       large   and

a    high    noise       penalty,    making      this     straightforward                   carefully     made.    Again,        unless     they  are      carefully    made

approach impractical for quality audio devices.                                             (which     usually     equates        to   high     cost),     they   introduce

Instrumentation Amplifiers                                                                  phase    shift    at   high   audio-band         frequencies.            Further-

                                                                                            more, they tend to be big and heavy and pick up external

      Some designers prefer the more elaborate approach                                     magnetic fields, sometimes making it difficult to locate

of   an  instrumentation        amplifier,     as  shown      in  Figure 6.                 transformer-coupled equipment to avoid interference.

In this circuit, it is possible to raise the input impedance                                     Fortunately,      audio     equipment           usually       does  not     re-

(both        common-mode           and    differential)   of      the    stage              quire true electrical isolation. In most cases, transform-

because the load seen by the source is decoupled by OA1                                     ers out-perform conventional input stages only because

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Balanced Input Line Receiver ICs

they    excel     at  rejecting        common-mode          signals         in  real-                Input impedance Zin; at frequency f, is described the

world situations. It is no coincidence that the InGenius                                       following equation:

concept was developed by an individual responsible for

manufacturing            the       world's      premier         line    of      audio                                                            1+       $

transformers          (Bill   Whitlock,        of  Jensen        Transformers).                              =       !+             #                     $

Bill's  InGenius      technology            offers     all  the   advantages      of                                             "                                $

solid state input stages, including dc coupling, negligible                                                                              1+      1−&           $'

phase      shift   from       dc   to  beyond       the     edge  of    the     audio

band,      and    vanishingly          low  distortion,         along   with      the                where

primary      advantage            of   a  transformer:          extremely       high

common-mode input impedance.                                                                                               1

The InGenius Approach                                                                                $   =               !∙

                                                                                                             2)          !+         "    +"

       The   InGenius         approach         to  balanced       line  receivers                                                    "

uses    bootstrapping             to   increase        common     mode          input                                 1

impedance. With bootstrapping, we first create a replica                                             $'      = 2)        " +"

of    the   common        mode         signal,     and      then  feed      it  back

appropriately         to      the      inputs      to   increase       the      input

impedance. Because doing this in a differential amplifier                                            For     example,        if  Ra      and   Rb    are  10 kΩ       each,    ZinDC     is

involves additional complications, it is useful to review                                      20 kΩ.        This resistance provides a DC path for amplifier

the    bootstrap      concept         with  a   single-ended      design        first.         bias current. At higher frequencies, the bootstrap greatly

We     will  then     show         how      Bill    Whitlock      applied       that           increases         the     input      impedance,           limited      ultimately       by

concept to the differential case.                                                              how close gain G approaches unity.

Bootstrapping: a Simple Single-Ended Example

                                                                                                             R6                  OA1             R1               R2

       To    illustrate       the     concept       behind        bootstrapping,                   IN-                       +1

consider       the    the     single-ended             bootstrap       shown      in                         R7                     R10

Figure 7.    In    this      circuit,     amplifier     A   is    configured      for                                               24K        OA4             OA3

                                                                                                                                             +1                -                   Vout
unity gain, and can be considered to have infinite input                                                                                                       +

impedance.         Capacitor Cb blocks DC, so at DC, the input                                                  R8                  R11

                                                                                                                                    24K          R3               R4

impedance, Zin , is Ra+Rb.                                                                         IN+                       +1                                                    REF

                                                                                                             R9                  OA2                              R5

       However, for high-frequency AC signals (where Cb is                                                                                                     24K

effectively a short), amplifier A drives the junction of Ra                                                              CM IN                        CM     OUT

and Rb through Cb to nearly the same AC voltage as Vin.

As a result, practically no AC current flows through Ra.                                                                                 Cb

This    effectively   increases           the   input       impedance       seen  at

Zin.

                                                                                                    Figure 8. THAT 1200-series equivalent circuit diagram

                                   Vin                                                         Common Mode Bootstrapping in an

                  Rs                                                                               Instrumentation Amplifier = InGenius

                          Zin                                                                        The     genius      behind          Bill  Whitlock's      invention       was       to

    V                              Ra       [(R6+R7)||(R8+R9)]                                 recognize         that    in      an      instrumentation           amplifier,      it    is

                                                       Cb                                      possible bootstrap the common-mode signal to increase

                                                                  A                            common-mode               input         impedance.            This    is  the   concept

                                                                                               behind the InGenius patents.                          To   see  how       this  works,

                                   Rb       [R5]                  G=1                          refer to the circuit of Figure 8.

                                                                                                     Like    Figure 1,       Figure 8          shows      an   equivalent         circuit

                                                                                               for      the  THAT        1200-series           ICs.  OA1      and     OA2     are     high

                                                                                               input-impedance,              unity-gain          buffers     feeding     differential

             Figure 7. Single-ended bootstrap topology                                         amplifier OA3 in an instrumentation amplifier configura-

                                                                                               tion.    OA4      is   a  third         high    input-impedance,            unity-gain

       The cutoff frequency of the filter formed by Cb and                                     buffer.       With R10 = R11, the voltage at the input to OA4

Ra/Rb is determined primarily by the values of Cb and Rb.                                      will     be   equal     to  the       common-mode              component           of   the

(Because       so     little  current       flows      in   Ra,   it    is   hardly            input signal.          OA4 buffers this signal, and feeds it back to

involved in this filter.)                                                                      both inputs via capacitor Cb and resistors R6, R7, R8, R9,

                                                                                               and      R5.  Note        that       in   most        applications        Cb   is   large

                                                                                               (>100 µf).

                                  THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

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Balanced Input Line Receiver ICs

     Similarly      to     the  single-ended       application          above,      at           offers   very    high    bandwidth             and   low    noise      for  relatively

high frequencies, the junction of R7, R8, and R5 is driven                                       high-voltage         applications            like   this    one.   This      in   turn

through    Cb   to  the    same     potential      as     the  common-mode                       makes        it  easier        to     meet     these        requirements,         and

input voltage.       Hence at high frequencies, no common-                                       typically, results in a maximum mid-audio-band ZinCM of

mode current flows in resistors R6 and R7, or R8 and R9.                                         > 20 MΩ.

Since  OA1      and     OA2     have    high     input    impedances,           this

effectively  raises        the  input    impedance          seen    at     In+  and                   Because OA1 and OA2 isolate the differential amplifi-

In- to high-frequency common-mode signals. Of course,                                            er (OA3) from the effects of external source impedances,

for    differential        signals,      the      input        impedance            is           the  CMRR            of  OA3      and     its  associated        four  resistors     is

(R6+R7+R8+R9).             And,  at   DC,     the     common-mode              input             determined solely by OA3's bandwidth and the precision

impedance is:                                                                                    of the resistor matching. Our complimentary DI process

                                                                                                 contributes          to  high     bandwidth          in   OA3,    and    we  use   on-

          -. =          /  0     1    2    +      5.                                             chip laser trimming to ensure extremely good matching,

                        /  0     1    2                                                          as well as precise gain, in those four thin-film resistors.

     DC bias for OA1 and OA2 is supplied through R5 and                                               Finally,        perhaps       the    most       common        interfering     sig-

either R7 or R8.                                                                                 nals that a good differential line receiver must reject is

                                                                                                 the power-line frequency: usually either 50 or 60 Hz and

     For   the  resistor        values   chosen        for     the  1200-series                  its harmonics.           So, it is essential that the common-mode

ICs, the input impedances ZCM and Zdiff, are described by                                        input impedance remain high down to 50 Hz, and up to

the following equations:                                                                         at   least   to  the     edge     of     the   audio      band.    While THAT's

                                                                                                 process      and         circuit  design       ensure       the  latter     condition,

          -. = 36 6Ω                                                                             the value of Cb will determine how low in frequency the

                                                                                                 common-mode              input       impedance           will  be  increased.        To

                                       9:     :∙  ;⋅=  >                                         maintain         at  least    a   1 MΩ         common-mode         input     imped-

             $  = 36 6Ω8                 ?  .A⋅   ;⋅=  >  ;  where      f  is  the               ance, Cb should be at least 10 µf.

input frequency,                                                                                      It  is  possible       to    solve        the  above      equation     for  Cb  in

                                                                                                 terms       of   the     desired          ZCM  for       a  specific     frequency.

       B == =       C+          ?+    A+         D = 48 6Ω                                       However,         reaching         a    general       closed-form         solution    is

                                                                                                 difficult    and         results     in   a    very  complex       formula.       The

     In order to get the most out of this topology, OA1 and                                      relatively simple formula below takes advantage of some

OA2 must have high input impedance, and the common-                                              approximation, and yields good results for ZCM between

mode gain loop (OA1, OA2, R10/R11 and OA4) must have                                             about 100 kΩ and 10 MΩ.

precisely    unity      gain    over  the   entire     audio        band.      THAT

Corporation         integrated        the     InGenius         parts       in   our              +" ≅ 0.553 × 10

complimentary           dielectric    isolation        process      because         it                                                  $

For additional information refer to:

Balanced Lines in Audio Systems - Fact, Fiction, and Transformers, by Bill Whitlock, AES 97th Convention, Preprint 3917,

     October 1994

A New     Balanced Audio Input Circuit for Maximum Common-mode Rejection in Real-world Environments, by Bill Whitlock,

     AES 101st Convention Preprint 4372, 1996.

Common-Mode to Differential-Mode Conversion in Shielded Twisted-pair Cables (Shield-Current-Induced Noise), by Jim

     Brown & Bill Whitlock, AES 114th Convention, Preprint 5747, February 2003

                                THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                                      Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

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Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                     Applications

Basic Application                                                                   RFI Protection3

   At its most basic, THAT’s 1200-series ICs need very                                      As an input stage, the 1200-series ICs are suscepti-

little external support circuitry.            As is shown in the basic              ble         to    RF       interference   (RFI).  Like         most     semiconductor

application      circuit  of     Figure 9,      they    need    little  else        devices, if high levels of RF are permitted at the input

beyond positive and negative power supplies, a ground                               pins           of     1200-series      parts,    they   may        become      nonlinear,

reference,   the  common-mode              bootstrap      capacitor,    and         which              can     create      audible   interference.          Therefore,     it   is

input and output connections.                 Because all 1200-series               good design practice to filter unwanted high frequencies

ICs are wide bandwidth parts, it is important to provide                            at the input of any product in which the 1200-series is

bypass capacitors for both positive and negative supply                             used.                 The      objective  should       be      to     prevent     RF   from

rails within an inch or so of the part.                  Sharing supply             entering the chassis, and especially, the circuit board of

bypass     capacitors       across         several      1200-series     ICs         any devices using a 1200-series part. Generally, this is

separated by several inches on a circuit board (as, for                             done              by    means      of  small    capacitors         connected      between

example, along the back panel of a multi-input product)                             the signal inputs and chassis ground, with the capacitors

is not recommended1.                                                                located               as   physically     close  to    the     input    connectors          as

                                                                                    possible.

                          Cb   +                                                            Figure             10  shows   a  basic,     simple        application      circuit

                          220uF            Vcc      C3                              to protect the 1200 series against RFI. For many non-

                                                   100nF                            demanding applications, this simple circuit will suffice.

                            2         8                                             C1 and C2 provide RF bypassing from pins 2 and 3 of the

   In-                           IN-       7                                        input             XLR      connector      to    chassis     ground        and     the  XLR

                                      CM           U1                               connector's shell (which are tied together, ideally only at

                                      OUT  Vcc           6    OUT

                            5    CM   120X         OUT                              the         XLR         connector      jack).    RF    picked         up   on  the     cable

                                 IN                                                 plugged into the connector is conducted by C1 and C2 to

                                           Vee

                            3         REF           C4                              chassis                 ground.        Chassis   ground            should     connect       to

   In+                           IN+       4       100nF

                                      1                                             circuit ground through one (and only one) low induct-

                                                                                    ance path, usually at the power supply connector.

                                           Vee

        Figure 9. Basic 1200-series application circuit                                                                               Cb +

                                                                                                               J1

                                                                                                      2     1  XLR-F                                   Vcc    C3

                                                                                                         3                           220uF

Bootstrap Capacitor Polarity                                                                                                                                100nF

                                                                                                5  4  231                             2         8

   Because the bootstrap capacitor, Cb, will usually be                                                                                    IN-         7

                                                                                                                                                CM          U1

large (see formula on page 7) an electrolytic or tantalum                                                                                       OUT    Vcc         6       OUT

                                                                                            C1              100pF NPO                 5    CM   120X        OUT

capacitor    is   a  logical      choice.       Such     capacitors     are                                                                IN

                                                                                            C2              100pF NPO                                  Vee    C4

normally     polarized,     though         non-polarized      types     are                                                           3         REF

                                                                                                                                           IN+         4    100nF

available at higher cost. For the 1200-series, a polarized                                                                                      1

capacitor is appropriate, with the positive end towards

CMout (pin 8), because of the direction of the input bias                                                                                              Vee

currents    for   internal     opamps         OA1   and   OA2.  Further-

more,   because   Cb      never   has    much      voltage  across      it2,  it                               Figure 10. THAT 1200 application             with

only needs to support a few tens of mV. Therefore, we                                                                  simple RFI protection

recommend a 220 uF, 3 V capacitor for Cb .

1  Lack of proper bypassing may not cause obvious problems at normal temperatures.              We have seen cases in which improperly bypassed parts begin

   to draw excessive current when operated near their upper temperature limits. Close bypassing prevents this phenomenon.

2  Even at DC, Cb will not see much voltage, because the signal at the junction of R7 and R8 should closely equal the signal at the junction of R10 and

   R11. With OA4 configured for unity gain, both ends of Cb see the same signal - AC and DC - except for offsets.

3  Good practice to protect inputs against RFI is a science in itself, and it is beyond the scope of this data sheet to provide more than a glimpse of this

   complex subject.   We refer the interested reader to:

   Considerations in Grounding and Shielding Audio Devices, by Stephan R. Macatee, JAES Volume 43, Number 6, pp.472-483; June 1995;

   Noise Susceptibility in Analog and Digital Signal Processing Systems, by Neil A. Muncy, AES 97th Convention Preprint 3930, October 1996.

                          THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                                     Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

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Balanced Input Line Receiver ICs

                                      J1                                               R3

                      2  3  1         XLR-F                                            4k7    +     Cb                     Vcc         C4

                                                                                                    220uF                           100nF
                                                                                                    (see text)

                5 423 1                            R1                                                    2         8

                                                100R           C1                                             IN-  CM      7        U1

                                                               470pF                                               OUT     Vcc                      OUT

                                                                                                         5    CM   120X            OUT      6

                                                               C2                                             IN           Vee

                                                   R2          470pF            C3                                 REF                 C5

                                                                                100pF                    3    IN+          4        100nF

                                                100R                                                               1

                                                                                                                           Vee

                                               Figure 11. THAT1200 application         with  recommended RFI protection.

      The  one   drawback             to  this  circuit   is   that  C1  and    C2           to the input connectors of electronic products, they may

will  reduce     the     common-mode            input     impedance         of  the          be exposed to unpredictable and possibly extreme ESD.

1200 stage to ~ 80 kΩ at 20 kHz. Of course, this figure                                      For ESD to affect the InGenius operation, it would have

drops    by   a  factor         of  ten   for   each      decade     increase   in           to be conducted via one of the input connectors to the

frequency.       Additionally,            any   mismatch       between       these           device itself.   This is unlikely, but certainly not impossi-

capacitors can unbalance an interfering common-mode                                          ble. Not surprisingly, THAT's own testing indicates that

signal, thus making it impossible for the 1200 to reject                                     repeated    exposure     to   high     levels  (above    1 kV)    of  ESD

it.                                                                                          through pins 2 and/or 3 of the input XLR connector can

                                                                                             adversely   affect    the    device's       CMRR,  and       may      cause

      Figure 11 shows a more elaborate and robust circuit                                    failure if the ESD reaches sufficiently high levels.

for RFI protection. While more complex, it offers many                                           If the application requires surviving such ESD inci-

improvements over the circuit of Figure 10 that make it                                      dents, THAT recommends the circuit of either Figure 13

worth serious consideration. First, C1 and C2 are larger                                     or 14. Figure 13 is appropriate for the 1203 and 1206,

than their counterparts in Figure 10.                     Because they are                   both   of   which    support     input    signals  that  swing    higher

in series with each other, they act as a 235 pf capacitor                                    than   the  supply    rails.     This  arrangement       of  signal   and

across pins 2 and 3 of the XLR. This allows them to be                                       Zener  diodes      permits       the   maximum     allowable      (audio)

effective  at    lower      frequencies.           Second,     because       their           input  signal    to   reach   the     IC's  input  pins,     but  directs

center   point   ties       to  chassis       ground      through    a   smaller,            high-energy ESD impulses to the rails. So long as the

common       capacitor          (C3,  100 pf),     any    mismatch       in  their

values     has   less    tendency         to    unbalance      common-mode

signals    compared          to     the   circuit     of  Figure 104.       Third,                                    Vcc

because      they      are       driven        from       the  common-mode

bootstrap     circuit       through       R3,   this  common         point   gains                                                 Ra

the   benefit    of   the       InGenius        common-mode          bootstrap-                          IN+

ping.      Finally,      R1     and       R2    provide        some  additional

buildout impedance against which the bypass capacitors                                                                                      Rc

can    work,     making         the   entire    network        more      effective

against strong RF signals.                                                                                            Vee                           CM IN

                                                                                                                      Vcc

ESD Protection                                                                                                                              Rd

      All the 1200-series ICs contain internal over-voltage                                                                        Rb

protection circuitry for the two input pins. Figure 12 is                                                IN-

an equivalent circuit of this circuitry.

      These     internal        diodes    provide         modest     protection                                       Vee

against    common           low-voltage        ESD    incidents.        However,

because these ICs are intended to be connected directly                                                 Figure 12. Internal input protection circuitry

4 For additional information refer to the publications listed on page 7.

                                THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

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Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                              Vcc

                            J1                                                     D5                         Cb
                            XLR-F
                   2  3  1                                                         12V                 +      220uF                    Vcc      C4

                                                                                                              (see text)                        100nF

          5 423 1                  R1                                D1                 D2                    2              8

                                100R     C1                                                                          IN-               7

                                                                                                                                CM             U1
                                                                                                                             OUT
                                         470pF                                                                5                        Vcc                       OUT
                                                             R3                                                      CM
                                                                                                                     IN      1203 or                    6
                                                                                                                                               OUT
                                                                                                                             1206
                                         C2             C3 4k7
                                                                                                                                       Vee      C5

                                   R2    470pF          100pF                                                 3              REF

                                                                                                                     IN+               4       100nF

                                100R                                     D3                   D4                             1

                                                                                        D6                                             Vee

                                                                                        12V

                                         RFI protection                            Vee

                                                                         ESD protection

                                                 Figure 13. RFI and ESD       protection for the 1203 and 1206

supply   rails  are         adequately   decoupled      and   the   diodes              regarding this subject.

themselves      are      reasonably      robust,  all    but   the   most                     Note     that   we  know             of     no   circuit     that    will     protect

drastic  ESD    events      will   not   affect  the  1203/6     IC  itself.            against       really  strong      ESD,            such  as   lightning,        so   please

Figure 14, which works similarly, is appropriate for the                                do not take this advice as suggesting that the circuits of

1200, which is limited to input signals up to about the                                 Figures 13 and 14 are completely immune to ESD!

supply rails.

D1 through D4 in Figures 13 and 14 can be 1N4148                                        AC Coupling Inputs

types, while the 12 V Zener diodes should be ½ watt to                                        It  is   not    necessary            to     AC    couple        the  1200-series

allow them to support relatively high currents with 12 V                                inputs.        However, if desired, we recommend the circuit

across them for the short duration of an ESD pulse.                                     of Figure 15. In this circuit Resistors R1 and R2 benefit

We will continue to work to find real world solutions                                   from      the  common-mode                  bootstrap        via   their       connection

to the often difficult problem of ESD protection. Please                                to  CMin.      This   reduces           their        impact     on    common-mode

look  to  our         web   site    for  future   application        notes              input     impedance,         preserving                the  benefit        of  InGenius,

                                                                                        while providing a discharge path for charge in the input

                            J1                                                Vcc

            2      1        XLR-F                                                                      +      Cb                          Vcc       C4
                3                                                                                             220uF

                                                                                                              (see text)                            100nF

         5423 1                 R1                                   D1                 D2                        2             8

                                100R     C1                                                                           IN-                 7

                                                                                                                                   CM           U1
                                                                                                                                OUT
                                         470pF                                                                    5                       Vcc                          OUT
                                                             R3                                                       CM                                   6
                                                                                                                         IN     1200
                                                                                                                                                OUT

                                         C2             C3 4k7                                                                            Vee       C5

                                R2       470pF          100pF                                                     3             REF

                                                                                                                     IN+                  4     100nF

                                100R                                     D3                       D4                            1

                                                                                                                                          Vee

                                        RFI protection                             Vee

                                                                              ESD protection

                                                 Figure 14. RFI and ESD protection for the 1200

                                THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

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Balanced Input Line Receiver ICs

                     R1                Cb

                     100k                 +

                                    220uF             Vcc      C3                                     THAT1200-series

                     C1                                        100nF                                  or THAT1240-series

                   10uF                2         8

In-                                        IN-        7

                                                 CM            U1

                                                 OUT  Vcc                 OUT

                                       5   CM    120X                 6

                                           IN                 OUT

                     R2                                  Vee

                     100k              3         REF           C4

In+                                        IN+        4       100nF

                           C2                    1

                           10uF

                                                      Vee

              Figure 15. AC coupling 1200-series inputs                                           Figure 16. Dual PCB layout for THAT120X and THAT124X

coupling       capacitor.  Choose         capacitors          large   enough      to              manufacturers,          this  offers  the   possibility     of  several

present       minimal      impedance         to     the   lowest      signals     of              reduced-performance second sources if 1200-series ICs

interest, compared to the differential input impedance of                                         were for unavailable for any reason.

the    InGenius      IC    (48 kΩ).          If  desired,          this   may     be                  The PCB layout shown in Figure 16 provides manu-

combined       with  the   RF      protection         of  Figures 10      or    11,               facturers    with    the  option  to  load  a    PCB   with  either   of

and ESD protection of Figures 13 or 14.                                                           these   input   stages.   Note    that    these  figures  are   not   to

Dual Layout Option                                                                                scale. The interconnects should be as short as practical,

                                                                                                  constrained     only      by  component          size  and      relevant

      InGenius ICs are available only from THAT Corpora-                                          manufacturing considerations.

tion.     Should     a   manufacturer            wish      to  provide    some                        When a THAT 1200-series IC is installed, capacitor

alternatives to the 1200 series, it is possible to lay out                                        Cb is connected between CMin and CMout. No connection

the   circuit  board       for  a  1200      such     that     a   THAT   1240-                   is made between Vout and CMin.             When the THAT 1240-

series    (conventional)        balanced         input        stage      could    be              series   is  used,   capacitor    Cb  is  removed,     and   a  jumper

substituted    in    a   pinch.     Since        the  1240        series  is    pin-              connects the Vout and Sense pins.

compatible     with        similar     parts        available      from   other

      Information furnished by THAT Corporation is believed to be accurate and reliable. However no responsibility is

assumed by THAT Corporation for its use nor for any infringements of patents or other rights of third parties which

may result from its use.

                                                                          LIFE SUPPORT POLICY

      THAT Corporation products are not designed for use in life support equipment where malfunction of such products

can reasonably be expected to result in personal injury or death. The buyer uses or sells such products for life suport

application at the buyer’s own risk and agrees to hold harmless THAT Corporation from all damages, claims, suits or

expense resulting from such use.

                           CAUTION: THIS IS AN ESD (ELECTROSTATIC DISCHARGE) SENSITIVE DEVICE.

      It  can  be  damaged         by  the     currents        generated      by  electrostatic       discharge.  Static    charge  and     therefore    dangerous

voltages can accumulate and discharge without detection causing a loss of function or performance to occur.

      Use ESD preventative measures when storing and handling this device. Unused devices should be stored in conduc-

tive   packaging.    Packaging         should       be    discharged      before      the  devices    are  removed.         ESD damage can occur to these

devices even after they are installed in a board-level assembly.                                  Circuits should include specific and appropriate ESD

protection.

                                                                      Revision History

Revision                   ECO                      Date                 Changes                                                                                  Page

          00               —                     10/18/04                Initial Release                                                                          —

          01               3004                  05/11/17                Corrections to application figures 11, 13, 14; Added the Packaging                       —

                                                                         Characteristics table; Corrected the Output Noise spec; Redrawn

                           THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                                    Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

                                                 Copyright © 2017, THAT Corporation; All rights reserved.
InGenius High-CMRR                                                  Page 12 of 12                                      Document 600033 Rev 01

Balanced Input Line Receiver ICs

                                        Package and Soldering Information

                                                    Package Characteristics

Parameter                            Symbol                         Conditions                               Typ                            Units

SO-8

Package Style                                            See Fig. 17 for dimensions                                                    8-pin SO

Thermal Resistance                       θJA                                                                 104                         ºC/W

Environmental Regulation          Compliance                                       Complies with July 21, 2011 RoHS 2 requirements

Soldering Reflow Profile                                                                     JEDEC JESD22-A113-D (250 ºC)

Moisture Sensitivity Level              MSL         Above-referenced JEDEC soldering profile                 1

DIP-8

Package Style                                            See Fig. 18 for dimensions                                                    8-pin DIP

Thermal Resistance                       θJA                                                                 86                          ºC/W

Environmental Regulation          Compliance                                       Complies with July 21, 2011 RoHS 2 requirements

Soldering Reflow Profile                                                                     JEDEC JESD22-A113-D (250 ºC)

Moisture Sensitivity Level              MSL         Above-referenced JEDEC soldering profile                 1

The THAT 1200 series is available in both an 8-pin                              process.       Furthermore,       the  1200    series  has  been

mini-DIP   and      an  8-pin  SOIC      package.        The  package           qualified to a JEDEC moisture sensitivity level of MSL1.

dimensions are shown in Figures 17 and 18 below, while                          No    special  humidity  precautions      are  required  prior     to

pinouts are given in Table 1 on page 1.                                         flow soldering the parts.

The surface-mount package has been qualified using                                    The through-hole package leads can be subjected to

reflow  temperatures      as   high  as  260°C      for  10   seconds.          a soldering temperature of 300°C for up to 10 seconds.

This makes them suitable for use in a 100% tin solder

                                              0-8º

           E                                                  F                                                 B         C                 J

                                                                                       1

                               B     C                                                            A                              G

                                                                 H                 K

        1                                hx45º                                                                  F

D                                               G                                                                      H

                 A

                          a1                                                        D                E

                                                                                       ITEM       MILLIMETERS             INCHES

                                                                                          A       9.52±0.10               0.375±0.004

           ITEM     MILLIMETERS          INCHES                                           B       6.35±0.10               0.250±0.004

           A        4.78/5.00            0.188/0.197                                      C       7.49/8.13               0.295/0.320

           a1       0.10/0.20            0.004/0.008                                      D       0.46                    0.018

           B        3.81/3.99            0.150/0.157                                      E       2.54                    0.100

           C        5.84/6.20            0.230/0.244

           D        0.36/0.46            0.014/0.018                                      F       3.68/4.32               0.145/0.170

           E        1.27                 0.050                                            G       0.25                    0.010

           F        1.52/1.73            0.060/0.068                                      H       3.18±0.10               0.125±0.004

           G        0.18/0.25            0.007/0.010                                      J       8.13/9.40               0.320/0.370

           H        0.41/0.89            0.016/0.035

           h        0.31/0.71            0.012/0.027                                      K       3.30±0.10               0.130±0.004

Figure 17.       -S (SO)version      package outline     drawing                      Figure 18.  -P (DIP) version package outline drawing

                          THAT Corporation; 45 Sumner Street; Milford, Massachusetts 01757-1656; USA

                                  Tel: +1 508 478-9200; Fax +1 508 478-0990; Web: www.thatcorp.com

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