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1203S08-U

器件型号:1203S08-U
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

IC u0026 Component Sockets DIP .3CL 08P Su0026R OFRM AU/SN

参数
产品属性属性值
产品种类:
Product Category:
Audio Amplifiers
制造商:
Manufacturer:
THAT Corporation
RoHS:YES
系列:
Series:
1200
产品:
Product:
Audio Line Drivers / Receivers
类:
Class:
Other
Output Power:-
安装风格:
Mounting Style:
SMD/SMT
类型:
Type:
1-Channel Line Receiver
封装 / 箱体:
Package / Case:
SOIC-8
THD plus Noise:0.0005 %
电源电压-最大:
Supply Voltage - Max:
36 V
电源电压-最小:
Supply Voltage - Min:
6 V
最大工作温度:
Maximum Operating Temperature:
+ 85 C
最小工作温度:
Minimum Operating Temperature:
0 C
封装:
Packaging:
Tube
商标:
Brand:
THAT
Gain:3 dB
Number of Channels:1 Channel
工作电源电流:
Operating Supply Current:
4.7 mA
工作电源电压:
Operating Supply Voltage:
6 V to 36 V
Output Current per Channel:+/- 25 mA
SR - Slew Rate:12 V/us
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
98
商标名:
Tradename:
InGenius
单位重量:
Unit Weight:
0.019048 oz

1203S08-U器件文档内容

        THAT                           Corporat                          i   o  n                                     InGenius High-CMRR

                                                                                               Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                                                             THAT 1200, 1203, 1206

                            FEATURES                                                                         APPLICATIONS

        ·  High CMRR: typ. 90 dB at 60 Hz

        ·  Extremely high common-mode input                                                    ·     Balanced Audio Line Receivers

           impedance

                ·  Maintains balance under real-world                                          ·     Instrumentation Amplifiers

                   conditions

        ·  Transformer-like performance in an IC

        ·  Excellent audio performance                                                         ·     Differential Amplifiers

                ·  Wide bandwidth: typ. > 22 MHz

                ·  High slew rate: typ. 12 V/us                                                ·     Transformer Front-End Replacements

                ·  Low distortion: typ. 0.0005 % THD

                ·  Low noise: typ. -107 dBu                                                    ·     ADC Front-Ends

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

                                                                            Description

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

        receivers       overcome              a    serious       limitation     of             Transformers,  the     patented      InGenius     input

        conventional balanced input stages: poor common                                        stage  uses    clever  bootstrapping       to     raise  its

        mode            rejection  in  real-world       applications.        While             common-mode input impedance into the meg-

        conventional input stages measure well in the lab                                      ohm range without the noise penalty from the

        and perform well on paper, they fail to live up to                                     obvious solution of using high-valued resistors.

        their      CMRR     specs      when        fed  from       even  slightly              Like   transformers,       InGenius     line      receivers

        unbalanced          source        impedances            —   a    common                maintain their high CMRR over a wide range of

        situation       in  almost     any       pro    sound      environment.                source impedance imbalances — even when fed

        This       is   because        conventional         stages     have     low            from   single-ended    sources.  But    unlike    trans-

        common-mode                input  impedance,            which    interacts             formers, these wide bandwidth solid state de-

        with imbalances in source impedance to unbalance                                       vices  offer   dc-coupling,   low    distortion,         and

        common-mode                signals,      making          them    indistin-             transparent    sound   in  a  small  package      at     rea-

        guishable from desired, balanced signals.                                              sonable cost.

                                                                                                              Pin Name          DIP Pin          SO Pin

                        R6                OA1               R1              R2                                Ref                   1                   1

                   IN-                    +1                                             Vcc

                            R7                R10                                        Vee                  In-                   2                   2

                                              24K       OA4              OA3                                  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 kÙ          6 kÙ      6 kÙ                         0 dB            1200P              1200S

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

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

                        Figure 1. THAT1200-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

600033  Rev 00
Page 2                                                                           InGenius High-CMRR Balanced Input           Line Receiver  ICs

                                                   SPECIFICATIONS1

                                   Absol  ute Maximum                 Ratings (TA = 25°C)

    Positive Supply Voltage (VCC)                  +20 V                            θJa       PDIP Pkg                            86 °C/W

    Negative Supply Voltage (VEE)                  -20 V                            θJa       SO Pkg                          104 °C/W

    Storage Temperature Range (TST)            -40 to +125°C                        Operating Temperature Range (TOP)         0 to +85°C

    Output Short-Circuit Duration (tSH)            Continuous                       Junction Temperature (TJ)                     125°C

                                                   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

                                                                      THAT1200                —                82      —          dB

                                                                      THAT1203                —                80      —          dB

                                                                      THAT1206                —                80      —          dB

1.  All specifications are 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 the differential gain.

4.  0 dBu = 0.775Vrms.

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

                          Tel: +1 508 478 9200;               Fax: +1 508 478 0990;      Web: www.thatcorp.com
600033 Rev 00                                                                                                          Page   3

                              Electrical Characteristics (Cont’d)

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                        —          -106         —   dBu

                                                           THAT1203                        —          -105         —   dBu

                                                           THAT1206                        —          -107         —   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

                                      CLCMmax            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

                                                   CMin             Out

                                                               Ref        6                    100R           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. THAT1200-series test circuit

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

                         Tel: +1 508 478 9200;  Fax: +1 508 478 0990;             Web: www.thatcorp.com
Page 4                                                                                         InGenius High CMRR-Balanced Input Line Receiver IC

                                                                           Theory of           Operation

      The InGenius concept was invented to overcome                                            The Impact of Driving Source Impedance

limitations of traditional approaches to active input                                               However,            in   the  real      world,      where    sources      have

stage   design.    Because                  of    the      many        misconceptions          non-zero              output   impedance,           the    situation       is  more

about the performance of conventional input stages,                                            complicated.              Figure 4 shows the equivalent circuit of

and to set the stage for discussion of InGenius, we                                            a real-world differential application.                         In this case, the

will begin by discussing conventional approaches.                                              source          connected          to      the  differential       receiver    has

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

                                                                                               in the negative side.                  Because these two resistive ele-

                                                                                               ments are in series with each other, they only serve to

                                                                                               attenuate the signal Vdiff relative to the input imped-

                              Vin-                                                             ance of the differential stage. Even if they (Rs+ and

                                                                                               Rs-) are mismatched, this attenuation is the only con-

                                                R1                     R2                      sequence of non-zero source impedance.

                                                                 -                   Vout

      Vdiff                                                      +

                                                R3                     R4

                              Vin+                                                                            Rs-                     Vin-

                                                                                                           -  Vdiff                            R1                R2

                                                                                                           +   2                                              -               Vout

                                                                                                           + Vdiff                                            +

                 Figure 3. Basic differential amplifier                                                    -   2                               R3                R4

                                                                                                              Rs+                     Vin+

Traditional Balanced Input Stages

      The    typical       balanced               input       stage    used      in  most

professional audio products is shown in figure 3.                                          It

amplifies          differential             signals           but          rejects   com-                     Figure 4. Basic differential amplifier showing

mon-mode interference based on the precision of the                                                                  mismatched source impedances

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

      Vout   = (Vin+)(1+      RR12 )           R4       +  (Vin− )     R2

                                        (R3 + R4)                      R1                           However,             the     same       cannot      be    said    for     com-

      In modern integrated circuits (such as the THAT                                          mon-mode interference.                       Common-mode signals ap-

1240 series), these resistor ratios are trimmed (usu-                                          pear in phase between the two input terminals.                                 For

ally  with      a  laser)     to    extreme                precision,      resulting       in  in-phase            signals,      the  source       impedances         can     have

typical match of ±0.005%. So, one can assume that                                              significant impact. As shown in Figure 5, this is be-

R2/R1=R4/R3.       In         this    case,         we     can  simplify         this  for-    cause each leg of the source impedance forms a volt-

mula as follows:                                                                               age         divider       when         it    interacts       with      the     input

                              R2        R2                             R2                      impedance             of  its  respective           input  of    the   differential

      Vout   = (Vin+ )(1+           )(      )      1       +  (Vin− )                          amplifier.

                              R1        R1     (1+  R2  )              R1

                                                    R1                                              Because the + and - inputs of the operational am-

      yielding:                                                                                plifier are forced by feedback to maintain the same

                [(Vin+                  )]  R2                                                 voltage, the individual common-mode impedances of

      Vout   =          )  +  (Vin −        R1                                                 each side of the differential stage are:

                                                                                                    ZCM + = R3 + R4 ; and

CMRR Depends on Resistor Match                                                                                       R3 + R4

      When      driven        from             a    theoretical,           true     voltage         ZCM −         =  R3       .

source, the precisely matched resistor ratios deliver                                                                   R1

extremely high CMRR.                        With perfectly matched resis-                           So long as R1=R3, these impedances, which form

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

differential       input      signal),            then        Vout=2*(Vin+)*R2/R1.             (This       is     why,   in   discrete         applications,      it  is   wise     to

On the other hand, for Vin+=Vin- (this corresponds to                                          choose          R1=R3,        and      why,     in  all    integrated      applica-

a pure common mode signal), then Vout=0.                                     This pro-         tions,         these     resistors         are  chosen       to   be   the     same

duces an infinite common mode rejection ratio. Any                                             value.)

difference         between    the           ratios         R2/R1       and  R4/R3      will

lead to less than perfect CMRR.                                                                     The total common-mode input impedance is

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

                                        Tel: +1 508 478 9200;                       Fax: +1 508 478 0990;     Web: www.thatcorp.com
600033 Rev 00                                                                                                                                         Page 5

      ZCM   =  R3 + R4  .

                1+ R3
                R1
                                                                                  In-
                                                                                                                           R1                R2
Source Impedance Mismatches Ruin Good CMRR                                                            +
                                                                                                          -OA1
      Even if R1 perfectly matches R3, any mismatch in                                     Ri1

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

voltage dividers to be unequal between the two input                                                                                     OA3
                                                                                                                                         +

legs. This means that Vin- and Vin+ in Figure 5 are no                            In+                 -                    R3                R4

longer equal to each other. Essentially, imbalances in                                                    OA2
                                                                                                      +
the   two      source      impedances     convert         the   common

mode signal to a differential signal, which will not be                                    Ri2

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                     Figure 6. Instrumentation amplifier

10 kΩ.      In such cases, a source impedance imbalance

of   only   10  Ω    can     degrade  CMRR        to      no  better   than

66 dB. A 10 Ω mismatch could be caused by toler-                              put impedance (both common-mode and differential)

ances in coupling capacitors or output build-out re-                          of the stage because the load seen by the source is

sistors. The situation becomes much worse when a                              decoupled by OA1 and OA2 from the balanced stage

conventional balanced line receiver is driven from an                         (OA3 along with R1, R2, R3, and R4). In this circuit,

unbalanced      source,       where   it  is      common        to  use  at   ZCM- = Ri1, and ZCM+ = Ri2.

least 100 Ω in series with the output for protection.                              To retain 90 dB CMRR in the face of a 10 Ω mis-

(With a 100 Ω unbalanced output impedance, and a                              match        in   source    impedance            would     require  Ri1   and

10 kΩ common-mode input impedance, even a per-                                Ri2 to be > 317 kΩ.               Of course, any difference in the

fect  simple    input        stage  can   provide         no    more   than   values of Ri1 and Ri2 themselves would further unbal-

46 dB CMRR!)                                                                  ance common mode signals as well, so these resis-

                                                                              tors would ideally be trimmed just like the resistors

                                                                              in the single opamp stage of Figure 3. Unfortunately

                        Rs-   Vin-                                            for   this       approach,        it  is   difficult  and      expensive      to

                                                                              make precision trimmed resistors with such high val-

                                      R1                  R2                  ues.

                                                       -              Vout         Furthermore, since the input bias current for am-

    Zcm                 Zcm-

                                                      +                       plifiers     OA1       and  OA2       flows  through       these    resistors,

    Vcm                 Rs+           R3                  R4                  their input currents must be extremely low if they are

                                                                              not to cause significant offsets. Practically, this neces-

                              Vin+                                            sitates      using     FET      input      stages     for  OA1     and   OA2.

                                                                              While FETs may be a viable alternative, it is difficult

                        Zcm+                                                  to   achieve      with      them      the  low   noise     performance        of

                                                                              modern bipolar input stages.

            Figure 5. Basic differential amplifier driven                     Transformer Input Stages

                   by common-mode input signal                                     From         the  point      of  view   of  common         mode     input

                                                                              impedance,        as    well      as  that   of  electrical     isolation,    a

                                                                              transformer in front of the first active input stage is

      The best solution to this problem is to increase                        really the best possible solution.                    Transformers are

the   line  receiver's       common-mode          input         impedance     the only approach of which we are aware that pro-

enough to minimize the unbalancing effect of the volt-                        vides true electrical isolation with reasonable fidelity.

age   divider.  Preferably,         this  means        achieving      input   Furthermore,           their      common-mode           input      impedance

impedances on the order of several megohms.                           How-    is   easily      extremely        high    (tens  of   Megohms),         and  al-

ever, in a conventional differential amplifier, this re-                      most completely decoupled from their differential in-

quires     high-value        resistances      in  the     circuit.    High    put impedance.

resistance carries with it a high noise penalty, making                            But,    transformers             have   many     other     limitations.

this straightforward approach impractical for quality                         They do not offer dc coupling, and suffer from satu-

audio devices.                                                                ration at low frequencies unless they are physically

Instrumentation Amplifiers                                                    large        and  carefully       made.      Again,        unless   they     are

                                                                              carefully made (which usually equates to high cost),

      Some     designers      prefer      the  more       elaborate      ap-  they         introduce  phase         shift  at  high      audio-band        fre-

proach of an instrumentation amplifier, as shown in                           quencies.         Furthermore,             they    tend    to   be  big   and

Figure 6.      In this circuit, it is possible to raise the in-               heavy        and  pick      up    external       magnetic      fields,  some-

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Page 6                                                                     InGenius High-CMRR Balanced Input Line Receiver ICs

times      making    it  difficult   to  locate   transformer-cou-               The      cutoff         frequency            of     the       filter  formed       by   Cb

pled equipment to avoid interference.                                      and Ra/Rb is determined primarily by the values of Cb

       Fortunately, audio equipment usually does not re-                   and   Rb.      (Because            so       little   current        flows        in  Ra,  it    is

quire true electrical isolation. In most cases, trans-                     hardly involved in this filter.)

formers       out-perform      conventional       input   stages   only          Input impedance Zin; at frequency f, is described

because they excel at rejecting common-mode signals                        the following equation:

in real-world situations. It is no coincidence that the                                                                    f   )2

InGenius concept was developed by an individual re-                                                                1+(     fn

sponsible for manufacturing the world's premier line                             Zin = (Ra + Rb)                  1+(1− G)2(      f  )  2

of     audio    transformers         (Bill  Whitlock,     of    Jensen                                                         fD

Transformers).         Bill's  InGenius     technology       offers   all        where

the advantages of solid state input stages, including                                                1

dc coupling, negligible phase shift from dc to beyond                            fn    =  2π     Ra  ⋅Rb      ⋅Cb

the edge of the audio band, and vanishingly low dis-                                          (  Ra  + Rb  )

tortion, along with the primary advantage of a trans-                            fD= 2π          1

former:       extremely        high         common-mode            input                      Rb     Cb

impedance.                                                                       For example, if Ra and Rb are 10 kΩ each, ZinDC is

The InGenius Approach                                                      20 kΩ.         This resistance provides a DC path for am-

       The InGenius approach to balanced line receivers                    plifier bias current. At higher frequencies, the boot-

uses bootstrapping to increase common mode input                           strap greatly increases the input impedance, limited

impedance. With bootstrapping, we first create a rep-                      ultimately by how close gain G approaches unity.

lica   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 involves additional complications, it is use-                                R6                     OA1              R1                      R2

ful    to  review      the    bootstrap     concept       with  a    sin-  IN-                                +1

gle-ended design first.             We will then show how Bill                            R7                      R10

Whitlock applied that concept to the differential case.                                                           24K         OA4              OA3

                                                                                                                           +1                  -                     Vout
                                                                                                                                               +
Bootstrapping: a Simple Single-Ended Example
                                                                                                                  R11
                                                                                          R8
                                                                                                                  24K
       To  illustrate    the   concept      behind    bootstrapping,                                                           R3                      R4

consider      the  the      single-ended    bootstrap     shown       in   IN+                                +1                                                     REF

Figure 7.     In this circuit, amplifier A is configured for                           R9                         OA2                                  R5

unity gain, and can be considered to have infinite in-                                                                                                 24K

put impedance.           Capacitor Cb blocks DC, so at DC,                                              CM IN                              CM OUT

the input impedance, Zin , is Ra+Rb.

       However, for high-frequency AC signals (where Cb                                                                Cb

is effectively a short), amplifier A drives the junction

of Ra and Rb through Cb to nearly the same AC volt-

age    as  Vin.    As    a  result,  practically      no  AC    current    Figure 8. THAT1200-series equivalent circuit diagram

flows through Ra. This effectively increases the input

impedance seen at Zin.

                                                                           Common Mode Bootstrapping in an

                                                                           Instrumentation Amplifier = InGenius

                               Vin                                               The genius behind Bill Whitlock's invention was

                 Rs                                                        to recognize that in an instrumentation amplifier, it is

                                                                           possible        bootstrap               the     common-mode                      signal  to   in-

                                                                           crease common-mode input impedance.                                              This is the

                         Zin                                               concept        behind           the     InGenius                patents.         To  see  how

    V                          Ra    [(R6+R7)||(R8+R9)]                    this works, refer to the circuit of Figure 8.

                                            Cb                                   Like Figure 1, Figure 8 shows an equivalent cir-

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

                                                                           high input-impedance, unity-gain buffers feeding dif-

                               Rb    [R5]              G=1                 ferential amplifier OA3 in an instrumentation ampli-

                                                                           fier        configuration.                      OA4             is  a            third    high

                                                                           input-impedance, unity-gain buffer.                                 With R10 = R11,

                                                                           the voltage at the input to OA4 will be equal to the

                                                                           common-mode component of the input signal.                                                   OA4

           Figure 7. Single-ended bootstrap topology                       buffers this signal, and feeds it back to both inputs

                                                                           via capacitor Cb and resistors R6, R7, R8, R9, and R5.

                                                                           Note that in most applications Cb is large (>100µf).

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600033 Rev 00                                                                                                                          Page 7

Similarly to the single-ended application above, at                        noise for relatively high-voltage applications like this

high   frequencies,    the  junction     of  R7,     R8,  and    R5   is   one.     This in turn makes it easier to meet these re-

driven through Cb to the same potential as the com-                        quirements,       and   typically,  results   in   a  maximum

mon-mode input voltage.       Hence at high frequencies,                   mid-audio-band ZinCM of > 20 MΩ.

no common-mode current flows in resistors R6 and                               Because OA1 and OA2 isolate the differential am-

R7, or R8 and R9.      Since OA1 and OA2 have high input                   plifier (OA3) from the effects of external source im-

impedances,      this  effectively  raises      the  input       imped-    pedances, the CMRR of OA3 and its associated four

ance   seen  at   In+  and  In-     to    high-frequency         com-      resistors    is  determined      solely   by  OA3's   bandwidth

mon-mode signals.      Of course, for differential signals,                and the precision of the resistor matching. Our com-

the input impedance is (R6+R7+R8+R9). And, at DC,                          plimentary DI process contributes to high bandwidth

the common-mode input impedance is:                                        in OA3, and we use on-chip laser trimming to ensure

ZCM DC       =  (R6 + R7 )(R8 + R9)   +   R 5.                             extremely good matching, as well as precise gain, in

                R6 + R7 + R8 + R9                                          those four thin-film resistors.

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

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

                                                                           is  the     power-line   frequency:      usually   either   50  or

For the resistor values chosen for the 1200-series                         60 Hz and its harmonics.            So, it is essential that the

ICs,  the  input   impedances        ZCM     and     Zdiff,  are      de-  common-mode       input    impedance        remain    high  down

scribed by the following equations:                                        to 50 Hz, and up to at least to the edge of the audio

                                                                           band.    While THAT's process and circuit design en-

ZCM DC = 36 kΩ                                                             sure the latter condition, the value of Cb will deter-

                       1+(50240⋅Cb ⋅ f )2                                  mine how low in frequency the common-mode input

ZCM( f) = 36 kΩ                              ;  where     f  is  the  in-  impedance will be increased. To maintain at least a

                       1+(73.8⋅Cb ⋅ f )2                                   1 MΩ common-mode input impedance, Cb should be

put frequency,                                                             at least 10 µf.

Zdiff      = R6 + R7 + R8 + R9 =     48 kΩ                                     It is possible to solve the above equation for Cb in

                                                                           terms    of  the  desired     ZCM   for  a  specific  frequency.

In order to get the most out of this topology, OA1                         However, reaching a general closed-form solution is

and OA2 must have high input impedance, and the                            difficult and results in a very complex formula. The

common-mode gain loop (OA1, OA2, R10/R11 and OA4)                          relatively   simple     formula    below    takes  advantage    of

must have precisely         unity gain over the entire audio               some approximation, and yields good results for ZCM

band.  THAT      Corporation        integrated       the     InGenius      between about 100 kΩ and 10 MΩ.

parts in our complimentary dielectric isolation pro-                           Cb   ≅  0.553 ×10−3  Z CM

cess because it offers very high bandwidth and low                                                    f

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
Page 8                                                                             InGenius High-CMRR Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                Applications

Basic Application                                                                  RFI Protection3

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

very little external support circuitry.                 As is shown in             tible to RF interference (RFI). Like most semiconduc-

the basic application circuit of Figure 9, they need lit-                          tor devices, if high levels of RF are permitted at the

tle else beyond positive and negative power supplies,                              input       pins     of    1200-series  parts,        they  may          become

a ground reference, the common-mode bootstrap ca-                                  nonlinear,           which    can   create       audible    interference.

pacitor, and input and output connections.                      Because            Therefore,           it   is  good  design      practice    to     filter      un-

all  1200-series       ICs  are      wide    bandwidth       parts,   it  is       wanted high frequencies at the input of any product

important to provide bypass capacitors for both posi-                              in  which            the   1200-series  is     used.        The    objective

tive and negative supply rails within an inch or so of                             should be to prevent RF from entering the chassis,

the   part.   Sharing       supply       bypass     capacitors  across             and especially, the circuit board of any devices using

several 1200-series ICs separated by several inches                                a 1200-series part. Generally, this is done by means

on a circuit board (as, for example, along the back                                of small capacitors connected between the signal in-

panel    of   a     multi-input          product)     is   not  recom-             puts and chassis ground, with the capacitors located

mended1.                                                                           as physically close to the input connectors as possi-

                                                                                   ble.

                            Cb                                                           Figure 10 shows a basic, simple application cir-

                               +                                                   cuit to protect the 1200 series against RFI. For many

                                             Vcc      C3                           non-demanding applications, this simple circuit will

                       220uF                          100nF                        suffice.          C1 and C2 provide RF bypassing from pins 2

                                                                                   and 3 of the input XLR connector to chassis ground

                            2         8                                            and      the         XLR   connector's  shell       (which  are          tied  to-

In-                             IN-          7                                     gether, ideally only at the XLR connector jack).                               RF

                                        CM          U1                             picked up on the cable plugged into the connector is

                                      OUT    Vcc                OUT                conducted by C1 and C2 to chassis ground.                                Chassis

                            5   CM    120X                   6

                                IN                  OUT                            ground should connect to circuit ground through one

                                             Vee                                   (and        only     one)     low  inductance    path,      usually      at    the

                            3           REF           C4                           power supply connector.

In+                             IN+          4      100nF

                                      1

                                             Vee

                                                                                                                           Cb +

                                                                                                        J1

         Figure 9. Basic 1200-series application circuit                                       2     1  XLR-F                            Vcc   C3

                                                                                                  3                        220uF

                                                                                                                                               100nF

Bootstrap Capacitor Polarity                                                             5  4  231                         2        8

                                                                                                                               IN-       7

                                                                                                                                    CM         U1

                                                                                                                                    OUT  Vcc                OUT

     Because the bootstrap               capacitor, Cb, will usually                   C1            100pF NPO             5   CM   120X              6

                                                                                                                               IN              OUT

be   large    (see  formula       on     page   7)  an    electrolytic    or       C2                100pF NPO                           Vee   C4

                                                                                                                           3        REF

tantalum capacitor is a logical choice. Such capaci-                                                                           IN+       4     100nF

tors   are    normally      polarized,          though    non-polarized                                                             1

types    are        available       at   higher       cost.     For     the                                                              Vee

1200-series,        a  polarized         capacitor    is   appropriate,

with the positive end towards CMout (pin 8), because

of the direction of the input bias currents for internal

opamps        OA1      and  OA2.        Furthermore,         because      Cb

never has much voltage               across     it2,  it  only  needs     to                            Figure 10. THAT1200 application        with

support a few tens of mV. Therefore, we recommend                                                                simple RFI protection

a 220 uF, 3V 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
600033 Rev 00                                                                                                                                              Page 9

                                                                                                     Cb
                                                                                                     220uF

                                     J1                                                                  +
                                     XLR-F
                       2  3   1                                                                  (see text)             Vcc         C4

                                                                                                                                100nF

               5 423 1                            R1                                                 2          8

                                               100R         C1                                            IN-           7       U1

                                                                                                                CM
                                                            470pF                                               OUT
                                                                                 R3                  5                  Vcc              6       OUT
                                                                                                          CM
                                                                                                            IN  120X            OUT
                                                                          C3 4k7
                                                            C2                                                          Vee

                                                  R2        470pF         100pF                      3    IN+   REF             C5

                                                                                                                        4       100nF

                                               100R                                                             1

                                                                                                                        Vee

                                         Figure 11. THAT1200 application             with  recommended RFI protection.

      The one drawback to this circuit is that C1 and C2                                   products, they may be exposed to unpredictable and

will   reduce     the     common-mode             input  impedance        of               possibly  extreme         ESD.           For     ESD     to  affect   the

the 1200 stage to ~ 80 kΩ at 20 kHz. Of course, this                                       InGenius  operation,         it   would      have    to  be  conducted

figure     drops  by      a   factor     of  ten  for  each    decade     in-              via one of the input connectors to the device itself.

crease in frequency.             Additionally, any mismatch be-                            This  is  unlikely,     but      certainly    not    impossible.      Not

tween these capacitors can unbalance an interfering                                        surprisingly,    THAT's         own  testing       indicates    that  re-

common-mode signal, thus making it impossible for                                          peated exposure to high levels (above 1 kV) of ESD

the 1200 to reject it.                                                                     through pins 2 and/or 3 of the input XLR connector

      Figure 11 shows a more elaborate and robust cir-                                     can   adversely      affect     the  device's        CMRR,      and  may

cuit for RFI protection. While more complex, it offers                                     cause failure if the ESD reaches sufficiently high lev-

many improvements over the circuit of Figure 10 that                                       els.

make it worth serious consideration. First, C1 and C2                                            If the application requires surviving such ESD in-

are larger than their counterparts in Figure 10.                          Be-              cidents, THAT recommends the circuit of either Fig-

cause they are in series with each other, they act as a                                    ure 13 or 14. Figure 13 is appropriate for the 1203

235    pf  capacitor         across      pins  2  and    3     of  the  XLR.               and 1206, both of which support input signals that

This allows them to be effective at lower frequencies.                                     swing higher than the supply rails. This arrangement

Second,    because           their   center    point     ties  to  chassis                 of signal and Zener diodes permits the maximum al-

ground     through        a      smaller,    common      capacitor       (C3,              lowable (audio) input signal to reach the IC's input

100 pf), any mismatch in their values has less                           ten-

dency to unbalance common-mode signals compared                                                                      Vcc

to the circuit of figure 104. Third, because they are

driven     from   the         common-mode             bootstrap         circuit

through R3, this common point gains the benefit of                                                                              Ra

the InGenius common-mode bootstrapping.                            Finally,                          IN+

R1 and R2 provide some additional buildout imped-

ance against which the bypass capacitors can work,                                                                                          Rc

making     the    entire         network       more    effective   against

strong RF signals.                                                                                                   Vee                            CM IN

ESD Protection                                                                                                       Vcc

      All  the    1200-series                ICs      contain      internal                                                                 Rd

over-voltage      protection         circuitry    for    the       two  input                                                   Rb

pins.    Figure   12      is     an  equivalent       circuit  of  this   cir-                       IN-

cuitry.

      These internal diodes provide modest protection

against    common            low-voltage       ESD     incidents.       How-                                         Vee

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

directly   to     the         input      connectors      of        electronic

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

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

                                     Tel: +1 508 478 9200;         Fax: +1 508 478 0990;             Web: www.thatcorp.com
Page 10                                                                                  InGenius High-CMRR Balanced Input Line Receiver ICs

                                                                               Vcc                          Cb
                                                                                                        220uF

                             J1                                                     D5                          +
                             XLR-F
                2  3  1                                                             12V                 (see text)                  Vcc      C4

                                                                                                                                             100nF

             5 423 1             R1                                    D1                D2                 2             8

                                 100R     C1                                                                      IN-               7

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

                                 R2       470pF           100pF                                             3             REF                100nF

                                                                                                                  IN+               4

                                 100R                                      D3                 D4                          1

                                                                                         D6                                         Vee

                                                                                         12V

                                          RFI protection                            Vee

                                                                            ESD protection

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

pins,   but  directs     high-energy      ESD     impulses        to   the          Please        look  to     our        web          site  for      future    application

rails. So long as the supply rails are adequately de-                               notes regarding this subject.

coupled  and       the   diodes      themselves   are     reasonably                        Note that we know of no circuit that will protect

robust, all but the most drastic ESD events will not                                against       really    strong               ESD,        such        as  lightning,  so

affect  the  1203/6      IC      itself.  Figure  14,     which   works             please do not take this advice as suggesting that the

similarly, is appropriate for the 1200, which is lim-                               circuits of Figures 13 and 14 are completely immune

ited to input signals up to about the supply rails.                                 to ESD!

D1       through         D4  in  figures      13  and     14      can  be           AC Coupling Inputs

1N4148 types, while the 12V Zener diodes should be

½ watt to allow them to support relatively high cur-                                        It is not necessary to AC couple the 1200-series

rents with 12V across them for the short duration of                                inputs.       However, if desired, we recommend the cir-

an ESD pulse.                                                                       cuit of Figure 15. In this circuit Resistors R1 and R2

                                                                                    benefit       from  the       common-mode                     bootstrap        via  their

We will continue to work to find real world solu-                                   connection          to  CMin.            This         reduces        their  impact   on

tions to the often difficult problem of ESD protection.                             common-mode input impedance, preserving the ben-

                                                                                                            Cb
                                                                                                            220uF
                                                                               Vcc
                         J1                                                                                       +
                         XLR-F
             2  3  1                                                                                    (see text)                     Vcc        C4

                                                                                                                                             100nF

         5 423 1                 R1                                    D1                D2                    2             8

                             100R         C1                                                                       IN-                 7

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

                                 Tel: +1 508 478 9200;            Fax: +1 508 478 0990;       Web: www.thatcorp.com
600033 Rev 00                                                                                                                         Page 11

                R1          Cb

                100k            +

                                          Vcc  C3                                                                         load only for

                            220uF              100nF                  THAT1200-series                                     THAT1200-series

                C1                                                    or THAT1240-series        Vcc

                10uF        2        8                                               Ref                                                 +

In-                             IN-       7                           Gnd                             CM out or N/C                         Cb

                                     CM        U1                                        In-          Vcc

                                     OUT  Vcc             OUT         In-

                            5   CM   120X             6                              In+              Vout

                                IN             OUT                    In+

                R2                        Vee                                        Vee              CM in or Sense

                100k        3        REF       C4

In+                             IN+       4    100nF                                                                  Short only for

                      C2             1                                                          Vee                   THAT1240-series

                      10uF                Vee

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

efit of InGenius, while providing a discharge path for            ries           is  pin-compatible   with   similar  parts       available

charge in the input coupling capacitor. Choose capac-             from other manufacturers, this offers the possibility

itors large enough to present minimal impedance to                of  several             reduced-performance         second  sources           if

the lowest signals of interest, compared to the differ-           1200-series ICs were for unavailable for any reason.

ential input impedance of the InGenius IC (48 kΩ). If                   The PCB layout shown in Figure 16 provide man-

desired, this may be combined with the RF protec-                 ufacturers with the option to load a PCB with either

tion of Figures 10 or 11, and ESD protection of fig-              of these input stages. Note that these figures are not

ures 13 or 14.                                                    to  scale.         The      interconnects  should   be      as  short         as

Dual Layout Option                                                practical,             constrained  only   by  component        size      and

InGenius ICs are available only from THAT Cor-                    relevant manufacturing considerations.

poration.    Should   a   manufacturer         wish  to  provide        When a THAT 1200-series IC is installed, capaci-

some alternatives to the 1200 series, it is possible to           tor Cb is connected between CMin and CMout. No con-

lay out the circuit board for a 1200 such that a THAT             nection            is   made  between    Vout  and  CMin.       When      the

1240-series     (conventional)       balanced      input  stage   THAT 1240-series is used, capacitor Cb is removed,

could be substituted in a pinch.          Since the 1240 se-      and a jumper connects the Vout and Sense pins.

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

ity is assumed by THAT Corporation for its use nor for any infringements of patents or other rights of third par-

ties 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 prod-

ucts 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 danger-

ous 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

conductive 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 ap-

propriate ESD protection.

                      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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                                    Package and Soldering Information

     The THAT 1200 series is available in both 8-pin                     The           surface-mount     package   has    been  qualified

mini-DIP and 8-pin SOIC packages.                The package di-     using          reflow    temperatures  as  high  as   260°C  for      10

mensions      are  shown      in  Figures    17  and     18  below,  seconds. This makes them suitable for use in a 100%

while pinouts are given in Table 1 on page 1.                        tin solder process.            Furthermore, the 1200 series has

     The     1200  series     is  available  only   in   lead-free,  been qualified to a JEDEC moisture sensitivity level

"green" packages (both SO and DIP).              The lead frames     of  MSL1.            No  special    humidity  precautions    are      re-

are  copper,     plated  with     successive     layers  of  nickel  quired prior to flow soldering the parts.

paladium, and gold. This approach makes it possible                      The through-hole package leads can be subjected

to   solder      these     devices    using      lead-free      and  to a soldering temperature of 300 °C for up to 10 sec-

lead-bearing       solders.   The   plastic   mold      compound     onds.

contains no hazardous substances as specified in the

RoHS directive.

                                             0-8°

          E                                                  F                                           B      C                       J

                                                                                    1

                              B    C                                                          A                           G

                                                                H        K

     1                                hx45°                                                              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

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