器件类别:半导体    模拟混合信号IC   
厂商名称:Texas Instruments


Isolation Amplifiers Transformer Coupled Iso Amp


Product AttributeAttribute Value
Texas Instruments
Product Category:
Isolation Amplifiers
Number of Channels:1 Channel
Supply Voltage - Max:
16 V
Supply Voltage - Min:
8.5 V
Mounting Style:
Through Hole
封装 / 箱体:
Package / Case:
Amplifier Type:Isolation
Isolation Amplifiers
Texas Instruments
Operating Supply Voltage:
9 V, 12 V, 15 V
Product Type:
Isolation Amplifiers
Factory Pack Quantity:
Amplifier ICs
Unit Weight:
0.007760 oz




                                               Transformer Coupled
                                              ISOLATION AMPLIFIER

         FEATURES                                                 APPLICATIONS

         q INTERNAL ISOLATED POWER                                q MEDICAL
         q 8000V ISOLATION TEST VOLTAGE                              Patient Monitoring and Diagnostic
         q 0.5A MAX LEAKAGE AT 120V, 60Hz                           Instrumentation
         q 3-PORT ISOLATION
         q IMR: 125dB REJECTION AT 60Hz                           q INDUSTRIAL
         q 1" x 1" x 0.25" CERAMIC PACKAGE                           Ground Loop Elimination and
                                                                     Off-ground Signal Measurement
                                                                  q NUCLEAR
         The 3656 was the first amplifier to provide a total         Input/Output/Power Isolation
         isolation function, both signal and power isolation, in
         integrated circuit form. This remarkable advancement     completely independent grounds (three-port isolation).
         in analog signal processing capability was accom-        In addition, the isolated power generated is available
         plished by use of a patented modulation technique and    to power external circuitry at either the input or
         miniature hybrid transformer.                            output. The uncommitted op amps at the input and the
         Versatility and performance are outstanding features     output allow a wide variety of closed-loop configura-
         of the 3656. It is capable of operating with three       tions to match the requirements of many different
                                                                  types of isolation applications.

                                              Input                   Pulse                 +

                                              Demodulator             Generator            

                                       Input  Modulator                   Output    Output
                                        ISO                           Demodulator    ISO
                                       Power  Rectifiers
                                                 and                    Rectifiers  Power
                                                Filters                    and

         This product is covered by the following United States patents: 4,066,974; 4,103,267; 4,082,908. Other patents pending may also apply upon the
         allowance and issuance of patents thereon. The product may also be covered in other countries by one or more international patents corresponding
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         1987 Burr-Brown Corporation                      PDS-1403G                                                                                                

                                                                                    3656 Printed in U.S.A. January, 1997



At +25C, V = 15VDC and 15VDC between P+ and P, unless otherwise specified.

PARAMETER                                       CONDITIONS               MIN     3656AG, BG, HG, JG, KG  MAX                      UNITS
                                                                    3500 (1000)                 TYP
ISOLATION                                         G1 = 10V/V        8000 (3000)                                                    VDC
Voltage                                                             2000 (700)   160                                               VDC
                                                  120V, 60Hz                     125                                               Vrms
  Rated Continuous(1), DC                           See Text             108
  Test, 10s(1)                                                           112     6 (6.3)                                            dB
  Test, 60s(1)                                    G < 100V/V                                                                        dB
Rejection                                                                 5     1012 (1012)
  DC                                        RA + RF = RB  2M             2.5                                                       dB
  60Hz, < 100 in I/P Com(2)             Unipolar or Bipolar Output       2.5    0.28                    0.5                        dB
  60Hz, 5k in I/P Com(2)                                                                                                             pF
  3656HG                                   Bipolar Output Voltage                                                           1.5      
  3656AG, BG, JG, KG                         Swing, Full Load(4)                                                             1      A
Capacitance(1)                                                                                                              0.3
Resistance(1)                            15Vp between P+ and P                                                             480      %
Leakage Current                                                                                                             120      %
                                        Supply between P+ and P                                                            60       %
GAIN                                                                             0.02 (1 + log khrs.)                            ppm/C
Equations                                                                                                                        ppm/C
Accuracy of Equations                                                                   0.15                    0.15           ppm/C
                                                                                                                  0.1               %
  Initial(3) 3656HG                                                               [0.1 + (10/G1)]               0.05
            3656AG, JG, KG                                                       [10 + (100/G1)]                                   %
            3656BG                                                                                          [4 + (40/G1)]           %
                                                                                   (1 + log khrs.)          [2 + (20/G1)]           %
  vs Temperature 3656HG                                                                                     [1 + (10/G1)]
                        3656AG, JG                                                                       [200 + (1000/G1)]          %
                        3656BG, KG                                                                        [50 + (750/G1)]
                                                                                                          [25 + (500/G1)]          mV
  vs Time                                                                                                 [10 + (350/G1)]          mV
Nonlinearity                                                                                               [5 + (350/G1)]          mV
  External Supplies Used at                                                                               [0.6 + (3.5/G1)]       V/C
  Pins 12 and 16, 3656HG                                                                                  [0.3 + (2.1/G1)]       V/C
                                                                                                           [0.2 + (20/G1)]       V/C
                        3656AG, JG, KG                                                                                            V/C
  Internal Supplies Used for                                                                                                       mV/V
  Output Stage                                                                                                                     mV/V
Initial(3), 3656HG                                                                                                                  V

           3656AG, JG                                                                                                               nA
           3656BG, KG                                                                                                             nA/C
  vs Temperature, 3656HG                                                                                                           nA/V

                         3656JG                                                                                                     nA
                         3656AG                                                                                                  M || pF
                         3656BG                                                                                                   Vp-p
  vs Supply Voltage                                                                                                               Vrms
     3656AG, BG, JG, KG                                                                                                              V
  vs Current(6)                                                                                                                      V

vs Time                                                                                                                             mA
Bias Current(7)                                                                                                                     mA

Initial                                                                                                      100                    mA
                                                                                                              20                    A
vs Temperature                                                                     0.5
                                                                                   0.2                        5
vs Supply                                                                            5                   Supply 5
                                                                                 100 || 5
Offset Current(7)                                                                    5
Impedance                               Common-Mode

Input Noise Voltage                     fB = 0.05Hz to 100Hz
Input Voltage Range(8)                   fB = 10Hz to 10kHz

Linear Operation                        Internal Supply

                                        External Supply

Output Current                                VOUT = 5V
                                        15V External Supply

                                        Internal Supply

                                              VOUT = 10V
                                        15V External Supply

                                        VOUT = 2V, VP+, P = 8.5V               1
                                               Internal Supply

Quiescent Current                                                                150                     450


                   3656                                             2


At +25C, V = 15VDC and 15VDC between P+ and P, unless otherwise specified.

                                                                                     3656AG, BG, HG, JG, KG

PARAMETER                         CONDITIONS                      MIN                   TYP                          MAX         UNITS

FREQUENCY RESPONSE                           Small Signal                                               30            16           kHz
3dB Response                                                                                          1.3            25           kHz
Full Power                        Direction Measured at Output    +0.1, 0.04                                         18          V/s
Slew Rate                                      to 0.05%                                                500            9.5           s
Settling Time                                                                                                          9
OUTPUT                            fB = 0.05Hz to 100Hz                                  (5)2 + (22/G1)2              200         Vrms
Noise Voltage (RTI)                fB = 10Hz to 10kHz                                                                +85         mVp-p
                                                                                        (5)2 + (11/G1)2              +70
Residual Ripple(9)                                                                               5                   +100         VDC
                                                                                                                     +125         VDC
POWER SUPPLY IN, at P+, P              Derated Performance                                       15                             mAp-p
Rated Performance                                                 8.5                                                            mA/DC
Voltage Range(10)                                Average                                                                         mA/mA
Ripple Current(9)                 vs Current from +V, V, V+, V                                  10
Quiescent Current(11)                                                                             14                                V
Current vs Load Current(12)                                                                       0.7                               V
ISOLATED POWER OUT, At +V, V, V+, V pins(13)
Voltage, No Load                  15V Between P+ and P           8.5                   9                                        mVp-p

Voltage, Full Load                5mA (10mA sum) Load(12)        7                     8                                           C
Voltage vs Power Supply           vs Supply Between P+ and P                           0.66                                        C
Ripple Voltage(9)

No Load                                                                                 40
Full Load                         5mA Load

TEMPERATURE RANGE                                                 25
Specification 3656AG, BG                                           0

                  3656HG, JG, KG                                  55
Operation(10)                                                     65

NOTES: (1) Ratings in parenthesis are between P- (pin 20) and O/P Com (pin 17). Other isolation ratings are between I/P Com and O/P Com or I/P Com and P.

(2) See Performance Curves. (3) May be trimmed to zero. (4) If output swing is unipolar, or if the output is not loaded, specification same as if external supply were used.

(5) Includes effects of A1 and A2 offset voltages and bias currents if recommended resistors used. (6) Versus the sum of all external currents drawn from V+, V, +V,
V (= ISO). (7) Effects of A1 and A2 bias currents and offset currents are included in Offset Voltage specifications. (8) With respect to I/P Com (pin 3) for A1 and with
respect to O/P Com (pin 17) for A2. CMR for A1 and A2 is 100dB, typical. (9) In configuration of Figure 3. Ripple frequency approximately 750kHz. Measurement bandwidth
is 30kHz. (10) Decreases linearly from 16VDC at 85C to 12VDC at 100C. (11) Instantaneous peak current required from pins 19 and 20 at turn-on is 100mA for slow
rising voltages (50ms) and 300mA for fast rises (50s). (12) Load current is sum drawn form +V, V, V+, V (= IISO). (13) Maximum voltage rating at pins 1 and 4 is 18VDC;
maximum voltage rating at pins 12 and 16 is 18VDC. (14) Isolation ratings may degrade if exposed to 125C for more than 1000 hours or 90C for more than 50,000

   Example of the ratings for 3-port continuous isolation.             PACKAGE INFORMATION

                                                              20               PRODUCT                      PACKAGE        PACKAGE DRAWING
                                  3500VDC                                                                                         NUMBER(1)

                   3              1000VDC                                      3656     20-Lead ISO Omni                   102A

                                  3500VDC                              NOTE: (1) For detailed drawing and dimension table, please see end of data
                                                              17       sheet, or Appendix C of Burr-Brown IC Data Book.

PIN DESIGNATIONS                                                       ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

NO. DESCRIPTION                   NO. DESCRIPTION                        Supply Without Damage ...................................................................... 16V
                                                                         Input Voltage Range Using Internal Supply ......................................... 8V
1 +V                               11 Output DEMOD                       Input Voltage Range Using External Supply ................................... Supply
                                   12 V                                 Continuous Isolation Voltage(1) ..................................... 3500, (1000) VDC
2 MOD Input                        13 A2 Noninverting Input              Storage Temperature ...................................................... 65C to +125C
                                   14 A2 Inverting Input                 Lead Temperature, (soldering, 10s) .............................................. +300C
3 Input DEMOD COM                  15 A2 Output
                                   16 V+                                 NOTE: (1) Ratings in parenthesis are between P (pin 20) and O/P Com
4 V                               17 Output DEMOD COM                   (pin 17). Other isolation ratings are between I/P Com and O/P Com or I/P
                                   18 No Pin                             Com and P.
5 Balance                          19 P+
                                   20 P
6 A1 Inverting Input
7 A1 Noninverting Input
8 Balance

9  A1 Output

10 Input DEMOD


                                                                  3                                                  3656

All specifications typical at +25C, unless otherwise specified.

                               SMALL SIGNAL FREQUENCY RESPONSE                                                                                                              PHASE RESPONSE
                                                            G1 = 10                                                                         0

                     0                                                                                                                                                                   G1 = 1

                                                                                               G1 = 1                                       30
Relative Gain (dB)                                                                                            Phase Shift (C)              60                                                     G1 = 10
                                 G1 = 1000              G1 = 100                                                                                      G1 = 100                                               100k

                                                                                                                                            120                         G1 = 1000

                    15                                                                                                                     150

                    20 VP = 15V                                                                                                            180 VP = 15V
                              V+, V = +15V, 15V                                                                                           210 V+, V = +15V, 15
                                                                                                                                            240 VOUT = 300mVrms
                    25 VOUT = 300mVrms
                    30 G2 = 2                                                                                                              270

                     100       300          1k                    3k        10k      30k  100k                                                  100                  1k                  10k

                                                    Frequency (Hz)                                                                                                       Frequency (Hz)

                               OUTPUT SWING vs SUPPLY VOLTAGE                                                                                         OUTPUT SWING AND DISTORTION vs FREQUENCY

                     11                                        V5m=A15V                                                                  7                                                                         7
                      9                                                                                                                             Output Swing
                      7                                                                                                                                                                       Distortion
                      5                                                                                                                     6                                                                         6
Output Voltage (V)      8                  2==32k(, Ve)xt=.                                                 Output Voltage (V)           5                        G = 1000                                            5  Harmonic Distortion (%)

                                     G                                                                                                      4                                                                            4

                                                        1=k2k,e,xitn.tV. V=or15V                                                         3                        G = 100                                             3
                                                                 1 (V) = 5mA
                                                    RL                               1 (V) = 0                                             2                                                                            2
                                                 R                                                                                                              G = 10

                                                                                                                                            1                                       G=1                                  1

                                                                                                                                            0                                                                            0

                                    10                            12             14                    16                                        10             100            1k             10k                   50k

                                            Power Supply Voltage P (V)                                                                                                  Frequency (Hz)

                            OUTPUT VOLTAGE SWING vs TEMPERATURE

                                    AND ISOLATED SUPPLY LOAD                                                                                                       NOISE VOLTAGE vs FREQUENCY

                                                 IISO = 0, +VOUT                 RB = 2M  Derated Vp
                                                                                                                    Noise Voltage (nV/ Hz)
Output Voltage (V)  7                                                                                                                      1k
                                      IISO = 0, VOUT

                     5                                            IISO = max, +VOUT

                                          IISO = max, VOUT                                                                                                                                           Output Stage
                     3                                                                                                                      100

                                                                                                                                                                                               Input Stage

                                            IISO (see note 12 of electrical specs)

                     1                                                                                                                      10
                                            25                0      25    50       75 85 100                                                   0.1  1              10        100       1k        10k 100k
                      75 50
                                                                                                                                                                         Frequency (Hz)
                                                 Temperature (C)


                               3656                                                                        4

All specifications typical at +25C, unless otherwise specified.

                                                                                                                                                                               ISOLATED OUTPUT VOLTAGE AND CURRENT

                                                         QUIESCENT CURRENT vs TEMPERATURE           Derated Vp                                                                                vs TEMPERATURE
                                         2.2                                                                                   Maximum Recommended IISO Current (mA)
Normalized Quiescent Current (at VP+P)                                                                                                                                8                                                                            16

                                         1.8                                                                                                                           6                                                                            Derated Vp12
                                                                                                                                                                                                                                                                Isolated Voltage Output (V)
                                         1.4                                                                                                                           4                                   V at IISO = 0                           8

                                                                                                                                                                                                   V at IISO = max

                                         1                                                                                                                             2                                                                           4
                                         0.6                                                                                                                           0                                               Current
                                                      55                                                                                                                        55
                                             75 50                                                                                                                    75 50
                                                           25       0           25    50           75 85 100                                                                             25  0           25          50      75 85 100

                                                                     Temperature (C)                                                                                                          Temperature (C)

                                                  QUIESCENT CURRENT AND ISOLATED VOLTAGE

                                                           OUTPUT vs SUPPLY VOLTAGE                                                                                              ISOLATION-MODE REJECTION vs GAIN
                                         15                                                                    10
                                                                                                                                                                        f = 60Hz
Quiescent Current at Vp+p (mA)          13                                                             8          Isolated Voltage Output (V)
                                                                                                                               Isolation-Mode Rejection (dB)  180
                                                                             =0                         6                                                               RC is resistance in series

                                                                                                        4                                                     160 with input common, pin 3.
                                                           Voltage at I ISO                         16                                                        140                     RC = 0


                                                           = 5mA                                                                                             120
                                                           at I ISO
                                         9        Voltage  Current                                                                                                                                RC = 5k

                                         7                                                                                                                             80                                                  Shielded
                                              8            10                12                 14                                                                          1             10                   100                                  1000

                                                                     Supply Voltage at VP (V)                                                                                                 Gain (V/V)

                                                           ISOLATION MODE REJECTION                                                                                                   AC AND DC LEAKAGE CURRENT
                                                                     vs FREQUENCY                                                                                                           vs ISOLATION VOLTAGE

Normalized Isolation Mode                  20                                                                         AC Leakage Current (A)                          50                 DC                                                             2.5     DC Leakage Current (nA)
   Rejection (dB)                          10                                                                                                                          40                                                                                2
                                                                                                                                                                       30                                                                                1.5
                                            0                                                                                                                          20                          AC, 60Hz                                              1
                                         10                                                                                                                           10                                                                                0.5
                                         20               100               1k        10k          100k                                                                0             2k       4k          6k              8k                           0
                                         30                                                                                                                                                                                                        10k
                                         40                                                                                                                               0


                                                                     Frequency (Hz)                                                                                                            Isolation Voltage (Vp)


                                                                                                                   5                                                                                           3656
THEORY OF OPERATION                                                  at pin 15 equal to the input voltage at pin 7 with no galvanic
                                                                     connection between them.
Details of the 3656 are shown in Figure 1. The external
connections shown, place it in its simplest gain configura-          Several amplifier and power connection variations are pos-
tion --unity gain, noninverting. Several other amplifier gain        sible:
configurations and power isolation configurations are
possible. See Installation and Operating Instructions and            1. The input stage may be connected in various operational
Applications sections for details.                                      amplifier gain configurations.

Isolation of both signal and power is accomplished with a            2. The output stage may be operated at gains above unity.
single miniature toroid transformer with multiple windings.
A pulse generator operating at approximately 750kHz pro-             3. The internally generated isolated voltages which provide
vides a two-part voltage waveform to transformer, T1. One               power to A1 and A2 may be overridden and external
part of the waveform is rectified by diodes D1 through D4 to            supply voltages used instead.
provide the isolated power to the input and output stages
(+V, V and V+, V). The other part of the waveform is               Versatility and its three independent isolated grounds allow
modulated with input signal information by the modulator             simple solutions to demanding analog signal conditioning
operating into the V2 winding of the transformer.                    problems. See the Installation and Operating Instructions
                                                                     and Applications sections for details.
The modulated signal is coupled by windings W6 and W7 to
two matched demodulators--one in the input stage and one             INSTALLATION AND
in the output stage--which generate identical voltages at            OPERATING INSTRUCTIONS
their outputs, pins 10 and 11 (Voltages identical with respect
to their respective commons, pins 3 and 17). In the input            The 3656 is a very versatile device capable of being used in
stage the input amplifier, A1, the modulator and the input           a variety of isolation and amplification configurations. There
demodulator are connected in a negative feedback loop. This          are several fundamental considerations that determine con-
forces the voltage at pin 6 (connect as shown in Figure 1) to        figuration and component value constraints:
equal the input signal voltage applied at pin 7. Since the
input and the output demodulators are matched and produce            1. Consideration must be given to the load placed on the
identical output voltages, the voltage at pin 11 (referenced to         resistance (pin 10 and pin 11) by external circuitry. Their
pin 17, the output common) is equal to the voltage at pin 10            output resistance is 100k and a load resistor of 2M or
(referenced to pin 3, the input common). In the output stage,           greater is recommended to prevent a voltage divider
output amplifier A2 is connected as a unity gain buffer, thus           loading effect in excess of 5%.
the output voltage at pin 15 equals the output demodulator
voltage at pin 11. The end result is an isolated output voltage


                                       Input                     W1  Pulse           P+ 19                            0.47F  +
                                  Demodulator                                        P 20
                                                                     Generator                                                  15VDC

           5 10           A1  92                                                                     14   100k                +
    BAL                                                                       Output                              15               VOUT
    BAL                           Modulator                      W7 Demodulator 11 13
     100k 7                                                                      D2                      V+
                                             D1                                                          16
               +V                                  W2                                                                0.47F

   +                                                             W3
                                  D3                                 D4                                  V
                4                                    W4          W5
               V                                                                                                    0.47F


FIGURE 1. Block Diagram.

   3656                                                          6
2. Demodulator loadings should be closely matched so their         ages. These two features of 3656 provide a great deal of
   output voltages will be equal. (Unequal demodulator             versatility in possible isolation and power supply hook-ups.
   output voltages will produce a gain error.) At the 2M           When external supplies are applied, the rectifying diodes
   level, a matching error of 5% will cause an additional          (D1 through D4) are reverse biased and the internal voltage
   gain error of 0.25%.                                            sources are decoupled from the amplifiers (see Figure 1).
                                                                   Note that when external supplies are used, they must never
3. Voltage swings at demodulator outputs should be limited         be lower than the internal supply voltage.
   to 5V. The output may be distorted if this limit is
   exceeded. This constrains the maximum allowed gains of          Three-Port
   the input and output stages. Note that the voltage swings       The power supply connections in Figure 2 show the full
   at demodulator outputs are tested with 2M load for a            three-port isolation configuration. The system has three
   minimum of 5V.                                                  separate grounds with no galvanic connections between
                                                                   them. The two external 0.47F capacitors at pins 12 and 16
4. Total current drawn from the internal isolated supplies         filter the rectified isolated voltage at the output stage. Filter-
   must be limited to less than 5mA per supply and limited        ing on the input stage is provided by internal capacitors. In
   to a total of 10mA. In other words, the combination of          this configuration continuous isolation voltage ratings are:
   external and internal current drawn from the internal           3500V between pins 3 and 17; 3500V between pins 3 and
   circuitry which feeds the +V, V, V+ and V pins should         19; 1000V between pins 17 and 19.
   be limited to 5mA per supply (total current to +V, V, V+
   and V limited to 10mA). The internal filter capacitors         Two-Port Bipolar Supply
   for V are 0.01F. If more than 0.1mA is drawn to               Figure 3 shows two-port isolation which uses an external
   provide isolated power for external circuitry (see Figure       bipolar supply with its common connected to the output
   12), additional capacitors are required to provide ad-          stage ground (pin 17). One of the supplies (either + or
   equate filtering. A minimum of 0.1F/mA is recom-               could be used) provides power to the pulse generator (pins
   mended.                                                         19 and 20). The same sort of configuration is possible with
                                                                   the external supplies connected to the input stage. With the
5. The input voltage at pin 7 (noninverting input to A1) must      connection shown, filtering at pins 12 and 16 is not required.
   not exceed the voltage at pin 4 (negative supply voltage        In this configuration continuous isolation voltage rating is:
   for A1) in order to prevent a possible lockup condition. A      3500VDC between pins 3 and 17; not applicable between
   low leakage diode connected between pins 7 and 4, as            pins 17 and 19; 3500VDC between pins 3 and 19.
   shown in Figure 2, can be used to limit this input voltage
   swing.                                                          Two-Port Single Supply
                                                                   Figure 4 demonstrates two-port isolation using a single
6. Impedances seen by each amplifier's + and input               polarity supply connected to the output common (pin 17).
   terminals should be matched to minimize offset voltages         The other polarity of supply for A2 is internally generated
   caused by amplifier input bias currents. Since the de-          (thus the filtering at pin 12). This isolated power configura-
   modulators have a 100k output resistance, the amplifier         tion could be used at the input stage as well and either
   input not connected to the demodulator should also see          polarity of supply could be employed. In this configuration
   100k.                                                           continuous isolation voltage rating is: 3500V between pins
                                                                   3 and 17; 3500V between pins 3 and 19; not applicable
7. All external filter capacitors should be mounted as close       between pins 17 and 19.
   to the respective supply pins as possible in order to
   prevent excessive ripple voltages on the supplies or at the     SIGNAL CONFIGURATIONS
   output. (Optimum spacing is less than 0.5". Ceramic
   capacitors recommended.)                                        Unity Gain Noninverting
                                                                   The signal path portion of Figure 2 shows the 3656 is its
POWER AND                                                          simplest gain configuration: unity gain noninverting. The
SIGNAL CONFIGURATIONS                                              two 100k resistors provide balanced resistances to the
                                                                   inverting and noninverting inputs of the amplifiers. The
NOTE: Figures 2, 3 and 4 are used to illustrate both signal        diode prevents latch up in case the input voltage goes more
and power connection configurations. In the circuits shown,        negative than the voltage at pin 4.
the power and signal configurations are independent so that
any power configuration could be used with any signal              Noninverting With Gain
configuration.                                                     The signal path portion of Figure 3 demonstrates two addi-
                                                                   tional gain configurations: gain in the output stage and
ISOLATED POWER CONFIGURATIONS                                      noninverting gain in the input stage. The following equa-
                                                                   tions apply:
The 3656 is designed with isolation between the input, the
output, and the power connections. The internally generated
isolated voltages supplied to A1 and A2 may be overridden
with external voltages greater than the internal supply volt-


                                                                7  3656
                           9                                                              100k


                6                     M                               14
                                                                                                          15      +   VOUT


                            A1                                                     11
                7                                                           17

                                                4                   16
                              3                         12                                                        

                                I/P PWR                                                0.47F

     RC                                                                                   0.47F
                                                        O/P PWR             19                                +
   +                                                                             0.47F
     VIN                                                Pulse GEN                                                15V

FIGURE 2. Power: Three-Port Isolation; Signal: Unity-Gain Noninverting.

          RF                                                                          RX
                     9                                  RK



             6                     D                               14
         RA             M                            D

                                                                                                      15  +
                                                                            A2                              VOUT

            7   A1                                                                 13     RB              

   RC                              4                                      11               15V
                           1                                       17                     +
   +              3                                         16
     VIN                                             12

                                                    O/P PWR                              +
                                                                        19                 15V

                                                     Pulse GEN                            0.47F

                        I/P PWR

FIGURE 3. Power: Two-Port, Dual Supply; Signal: Noninverting Gain.

   3656                                              8
Total amplifier gain:                                              Inverting Gain, Voltage or Current Input

G = G1 G2 = VOUT VIN                                 (1)         The signal portion of Figure 4 shows two possible inverting
                                                                   input stage configurations: current and input, and voltage
Input Stage:                                                       input.

G1 = 1 + (RA/FA)                                       (2)         Input Stage:

(Select G1 to be less than 5V/full scale VIN to limit

demodulator output to 5V).                                         For the voltage input case:

RA + RF  2M                                            (3)         G1 = RF/RS                                                          (8)

(Select to load input demodulator with at least 2M).               (Select G1 to be less than 5V/full scale VIN

                            RA (RF + 100k)                         to limit the demodulator output voltage to 5V).
                            RA + RF + 100k
RC = RA || (RF + 100k) =                               (4)         RF = 2M                                                              (9)

                                                                   (Select to load the demodulator with

(Balance impedances seen by the + and inputs                     at least 2M).
of A1 to reduce input offset caused by bias current).
                                                                                                               RS (RF + 100k)
                                                                   RC = RS || (R1 + 100k) =                    RS + RF + 100k           (10)

Output Stage:

G2 = 1 + (RX/RK)                                       (5)         (Balance the impedances seen by the + and inputs of A1).

(Select ratio to obtain VOUT between 5V and 10V

full scale with VIN at its maximum).                               For the current input case:

RX || RK = 100k                                        (6)         VOUT = IIN RF G2                                                  (11)

(Balance impedances seen by the + and inputs                     RC = RF                                                              (12)

of A2 to reduce effect of bias current on the                      RF may be made larger than 2M if desired. The 10pF
output offset).                                                    capacitors are used to compensate for the input capacitance

RB = RA + RF                                           (7)         of A1 and to insure frequency stability.

(Load output demodulator equal to input demodulator).              Output Stage:

                                                                   The output stage is the same as shown in equations (5), (6),
                                                                   and (7).

                            RF = 2M


                            10pF         9

                                      6                     D                               14
                          IIN                    M                            D
               RS                        A1                                                                           15       +  VOUT
               +        10pF                                4                                        A2
                 VIN                                1
                                           3                                                             13

                                                                                                11           RB = 2M





                                                                              O/P PWR                          0.47F
                                                                                                 19                         +

                                                                              Pulse GEN                                    

                                         I/P PWR

FIGURE 4. Power: Two-Port, Single Supply; Signal: Inverting Gains.                                                                                                                        
Illustrative Calculations:                                         Step 6

The maximum input voltage is 100mV. It is desired to               G2 = 1 + (RX/RK) = 2.0
amplify the input signal for maximum accuracy. Noninverting
output is desired.                                                 RX/RK = 1.0

                                                                   RX = RK                               (15)

Input Stage:                                                       Step 7

Step 1                                                             The resistance seen by the + input terminal of the output
                                                                   stage amplifier A2 (pin 13) is the output resistance 100k of
   G1 max = 5V/max Input Signal = 5V 0.1V = 50V/V                  the output demodulator. The resistance seen by the () input

With the above gain of 50V/V, if the input ever exceeds            terminal of A2 (pin 14) should be matched to the resistance
100mV, it would drive the output to saturation. Therefore, it      seen by the + input terminal.
is good practice to allow reasonable input overrange.
                                                                   The resistance seen by pin 14 is the parallel combination of
So, to allow for 25% input overrange without saturation at
the output, select:                                                RX and RK.

G1 = 40V/V                                                         RX || RK = 100k

                                                                   (RX RK/(RX + RK) = 100k

G1 = 1 + (RF + RA) = 40                                            RK/[1 +(RK/RX)] = 100k                (16)

RF + RA = 39                    (13)                              Step 8

Step 2                                                             Solving equations (15) and (16) RK = 20k and RX =
RA + RF forms a voltage divider with the 100k output
resistance of the demodulator. To limit the voltage divider        Step 9

loading effect to no more than 5%, RA + RF should be               The output demodulator must be loaded equal to the input
chosen to be at least 2M. For most applications, the 2M            demodulator.

should be sufficiently large for RA + RF. Resistances greater        RB = RA + RF = 2M
than 2M may help decrease the loading effect, but would            (See equation (14) above in Step 2).

increase the offset voltage drift.

The voltage divider with RA + RF = 2M is 2M/(2M +                  Use the resistor values obtained in Steps 3, 4, 8 and 9, and
100k) = 2/(2 + 0.1) = 95.2%, i.e., the percent loading is          connect the 3656 as shown in Figure 3.


Choose RA + RF = 2M              (14)                              OFFSET TRIMMING

Step 3                                                             Figure 5 shows an optional offset voltage trim circuit. It is
                                                                   important that RA + RF = RB.
Solving equations (13) and (14)
                                                                   CASE 1: Input and output stages in low gain, use output
   RA = 50k and RF = 1.95M                                                     potentiometer (R2) only. Input potentiometer (R1)
Step 4                                                                         may be disconnected. For example, unity gain
                                                                               could be obtained by setting RA = RB = 20M, RC
The resistances seen by the + and input terminals of the                     = 100k, RF = 0, RX = 100k, and RK = .

input amplifier A1 should be closely matched in order to           CASE 2: Input stage in high gain and output stage in low
minimize offset voltage due to bias currents.                                  gain, use input potentiometer (R1) only. Output
                                                                               potentiometer (R2) may be disconnected. For
RC = RA || (RF + 100k)                                                         example, GT = 100 could be obtained by setting
      = 50k || (1.95M + 100k)                                                  RF = 2M, RB = 2M returned to pin 17, RA =
                                                                               20k, RX = 100k, and RK = .
                                                                   CASE 3: When it is necessary to perform a two-stage
Output Stage:                                                                  precision trim (to maintain a very small offset
                                                                               change under conditions of changing temperature
Step 5                                                                         and changing gain in A1 and A2), use step 1 to
                                                                               adjust the input stage and step 2 for the output
   VOUT = VIN MAX G1 G2                                                    stage. Carbon composition resistors are accept-
                                                                               able, but potentiometers should be stable.
As discussed in Step 1, it is good practice to provide 25%
input overrange.                                                   Step 1: Input stage trim (RA = RC = 20k, RI = RB = 20M.
                                                                            RX = 100k, RK = , R2 disconnected); A1 high, A2
So we will calculate G2 for 10V output and 125% of the                      low gain. Adjust R1 for 0V 5mV or desired setting
maximum input voltage.                                                      at VOUT, pin 15.

VOUT = (1.25 0.1)(G1)(G2)

i.e., 10V = 0.125 40 G2
G2 = 10V/5V = 2V/V


                 3656                                          10
           RF  9                                                                                                  RX
                          2                                                         RK
           6                         10
RA                                                                                                14
                                  D                                                 D
                                                                                                           A2                            +
           5   A1                                                                                        11  13
R1                                                                                                17                                    
100k                              4                                                                                     RB
                          1                                                                16                             15V
           8     3
                                                                                    12                              +
RC                                                                                                                   +

                                                                                    O/P PWR                                                R2
                                                                                                       19                                100k

                                                                                    Pulse GEN                         0.47F

                                                                       I/P PWR

FIGURE 5. Optional Offset Voltage Trim.

Step 2: Output stage trim (RA = RB = 20M, RC = 100k,                                pass section (0.05Hz cutoff) is formed by the 1F capacitor
         RF = 0, RX = 100k, RK = , R1 and R2 connected);                            and 3M resistor which are connected in series between the
         A1 low, A2 low gain. Adjust R2 for 0V 1mV or                              output demodulator and the inverting input of the output
         desired setting at VOUT, pin 15 (110mV approxi-                           stage amplifier. The low-pass section (100Hz cutoff) is
         mate total range).                                                         formed by the 68M resistor and 22pF capacitor located in
                                                                                    the feedback loop of the output stage. The diodes provide for
NOTE: Other circuit component values can be used with                               quick recovery of the high-pass filter to overvoltages at the
          valid results.                                                            input. The 100k pot and the 100M resistor allow the
                                                                                    output voltage to be trimmed to compensate for increased
APPLICATIONS                                                                        offset voltage caused by unbalanced impedances seen by the
                                                                                    inputs of the output stage amplifier.
                                                                                    In many modern electrocardiographic systems, the patient is
Although the features of the circuit shown in Figure 6 are                          not grounded. Instead, the right-leg electrode is connected to
important in patient monitoring applications, they may also                         the output of an auxiliary operational amplifier as shown in
be useful in other applications. The input circuitry uses an                        Figure 7. In this circuit, the common-mode voltage on the
external, low quiescent current op amp (OPA177 type)                                body is sensed by the two averaging resistors, R1 and R2,
powered by the isolated power of the input stage to form a                          inverted, amplified, and fed back to the right-leg through
high impedance instrumentation amplifier input (true three-                         resistor R4. This negative feedback drives the common-
wire input). R3 and R4 give the input stage amplifier of the                        mode voltage to a low value. The body's displacement
3656 a noninverting gain of 10 and an inverting gain of 9.                         current id does not flow to ground, but rather to the output
R1 and R2 give the external amplifier a noninverting gain of                        circuit of A3. This reduces the pickup as far as the ECG
1 + 1/9. The inputs are applied to the noninverting inputs of                       amplifier is concerned and effectively grounds the patient.
the two amplifiers and the composite input stage amplifier
has a gain of 10.                                                                   The value of R4 should be as large as practical to isolate the
                                                                                    patient from ground. The resistors R3 and R4 may be se-
The 330k, 1W, carbon resistors and diodes D1 - D4 provide                           lected by these equations:
protection for the input amplifiers from defibrillation pulses.
                                                                                      R3 = (R1/2) (VO/VCM) and R4 = (VCM VO)/id
The output stage in Figure 6 is configured to provide a
bandpass filter with a gain of 22.7 (68M/3M). The high-                               (10V VO  +10V and 10V  VCM +10V)


                                                                                11                                                       3656

                                                             9                                                                                              68M(1)
                               R1                                                  10                            3M                             1F
          R2             OPA177                                                  D                                                                          22pF
       100k                                                          M
LA                                       R4                                                                          14                   1N4148s
                                       330k 6                                                          D                                          15        100M(4)
      1W                                                                                                                       A2                                                  High

                               1N4148s 300k                  A1                                                                      13                                    Low
                                                                               4                                             11                              100k
                                 D2                                   1                                              17
                                 D4                           3                                               16                                            +
                                                                                                       12                                                      15VDC
                                           24V                 I/P PWR
                      D1                  0.5W                                                                                                              

                      D3                                                                                                                        0.47F(3)



RL                                                                                                     O/P PWR
                                                                                                       Pulse GEN


                                     NOTES: (1) Bandpass 0.05Hz to 100Hz. (2) Adjustable resistor may be used to achieve max common-mode
                                     rejection between LA /RA and RL.(3) Negative 15V supply may be connected in place of 0.47F capacitor if available.
                                     (4) See offset trimming section.

FIGURE 6. ECG Amplifier.

               +V                  +V                        3M                        9
              D1                                                                                  2
LA 330k                       1/2                                                                            10
              D2                                        300k           6                              D                                     14
               V                  V                                                      M                                  D

                                                         R1                                                                                                                    15  High
                                                        20k                                                                                           A2                            Out

                +V                 +V                    R2                                                                                                              20        Low
               D3             1/2                       20k                                                                                                                         Out
RA 330k                   OPA1013                                                                                                                                 17
                                                                                7      A1                                                                 13
               D4                  V                   270k                                                                                       16
                V                                                                                                                          19
                              R3                                                                                                     11
                     VO     +V                                                                                                12
                             OPA177                                                                                                                      3M
         R4                 V
    id                                                  100k                           3656            4                           0.1F
                                                                   3M                               1
                                                                                                         24V                                         0.1F
                                                                                           3            0.5W
                                                                                                       V                                            +
                                                                                             +V                                                      15VDC

                                                                                       D1 = D2 = D3 = D4 = 1N459

FIGURE 7. Driven Right-Leg Amplifier.


                         3656                                                          12
where VO is the output voltage of A3, and VCM is the                          be used to provide 15V for the pulse generator (pins 19 and
common-mode voltage between the inputs LA and RA and                          20). The input stage is configured as a unity gain buffer,
the input common at pin 3 of the 3656.                                        although other configurations such as current input could be
                                                                              used. The circuit uses the isolation feature between the
This circuit has the added benefit of having higher common-                   output stage and the primary power supply to generate the
mode rejection than the circuit in Figure 6 (approximately                    output current configuration that can work into a grounded
10dB improvement).                                                            load. Note that the output transistors can only drive positive
                                                                              current into the load. Bipolar current output would require a
BIPOLAR CURRENT OUTPUT                                                        second transistor and dual supply.

The three-port capability of the 3656 can be used to imple-                   ISOLATED 4mA TO 20mA OUTPUT
ment a current output isolation amplifier function--usually
difficult to implement when grounded loads are involved.                      Figure 10 shows the circuit of an expanded version of the
The circuit is shown in Figure 8 and the following equations                  isolated current output function. It allows any input voltage
apply:                                                                        range to generate the 4mA to 20mA output excursion and is
                                                                              also capable of zero suppression. The "span" (gain) is
G  =  IOUT/VIN  =  1  +  RF           R2                                      adjusted by R2 and the "zero" (4mA output for minimum
                         RA                                                   input) is set by the 200k pot in the output stage. A three-
                             X                                                terminal 5V reference is used to provide a stable 4mA
                                                                              operating point. The reference is connected to insert an
                                (R1 + R2) RS                                adjustable bias between the demodulator output and the
                                                                              noninverting input of the output stage.
IOUT  2.5mA
V1  4V (compliance)                                                          DIFFERENTIAL INPUT
RL  1.6k
RF + RA = R1 + R2  2M                                                         Figure 11 shows the proper connections for differential input
                                                                              configuration. The 3656 is capable of operating in this input
CURRENT OUTPUT--                                                              configuration only for floating loads (i.e., the source VIN
LARGER UNIPOLAR CURRENTS                                                      has no connection to the ground reference established at
                                                                              pin 3). For this configuration the usual 2M resistor used in
A more practical version of the current output function is
shown in Figure 9. If the circuit is powered from a source
greater than 15V as shown, a three-terminal regulator should

                                RF    9                                           14
                                 6                          10

                                                                D                                            IOUT
                                                                                                             15          +

                                                                                                     RL            VL


                                      A1                                                 11      R2  RS                  
                                                1                             16
                                   7                            12                     R1
                                         I/P PWR
                             RC                                                        0.47F

                             +                                                               0.47F
                                                                O/P PWR                              0.47F      +
                                                                Pulse GEN                                       

FIGURE 8. Bipolar Current Output.                                                                                                                                                            
                             9                                                                  100k


                      6             M                                                   14


                          7  A1                                                                         13         250                    IOUT
                                                                                               11                                             RL
                   100k                         4                                       17                       0.47F
                                       1                                         16                              0.47F
                   +          3                                           12
                      VIN                                                                                   15V +
                                                                          O/P PWR                      10                      24V
                                                                          Pulse GEN         19
                                                                              20                 0.47F

                                 I/P PWR

FIGURE 9. Isolated 1 to 5VIN/ 4mA to 20mA IOUT.

                             9                                                                              400k
R1         RF                                      10


                   6             M                                                      14
R2                                                                                                                                                2N2219A

                                                                                            A2              15

R3         RA

                                                                                                13          1.5M               REF02
                                                                                                             200k                5V
               RC            A1
                   7                                                                 17                                                   200


                                                                          12                200k                                                           IOUT
    +                                         4                                                                0.47F
      VIN                    3                                                                                                  0.47F
                                                                          O/P PWR           19
                                                                                                 0.47F     15V +
                                                                          Pulse GEN                                          24V


                                                           I/P PWR            14

FIGURE 10. Isolated 4mA to 20mA IOUT.


RF 1M                                                                                                               100k


6                M                                                                                     14
R1                                                                                                                         15 +
+                                                                                                               A2                      VOUT

  VIN                                                                                                      11       13 2M
R1                                                                                           16
              7                     4
                           1                                                             12                                          
        RF        3
       1M                                                                                                                      +
                                                                                         O/P PWR       0.47F                    15V
                                                                                         Pulse GEN                             


                                                                            I/P PWR      VOUT = VIN (RF/R1) RF = R1

FIGURE 11. Differential Input, Floating Source.                                          in Figure 13. Here the instrumentation grade OPA177 is
                                                                                         supplied from the isolated power of the input stage. The
the input stage is split into two halves, RF and RF. The                                3656 is configured as a unity-gain buffer. The gain of the
demodulator load (seen by pin 10 with respect to pin 3) is                               OPA177 stage must be chosen to limit its full scale output
still 2M for the floating load as shown. Notice pin 19 is                                voltage to 5V and avoid overdriving the 3656's demodula-
common in Figure 11 whereas pin 20 is common in previous                                 tors. Since the 3656 draws a significant amount of supply
figures.                                                                                 current, extra filtering or the input supply is required as
                                                                                         shown (2 x 0.47F).
Figure 12 shows a situation where a small voltage, which is                              ELECTROMAGNETIC RADIATION
part of a series string of other voltages, must be measured.
The basic problem is that the small voltage to be measured                               The transformer coupling used in 3656 for isolation makes
is 500V above the system ground (i.e., a system common-                                  the 3656 a source of electromagnetic radiation unless it is
mode voltage of 500V exists). The circuit converts this                                  properly shielded. Physical separation between the 3656 and
system CMV to an amplifier isolation mode voltage. Thus,                                 sensitive components may not give sufficient attenuation by
the isolation voltage ratings and isolation-mode rejection                               itself. In these applications, the use of an electromagnetic
specifications apply.                                                                    shield is a must. A shield, Burr-Brown 100MS, is specially
                                                                                         designed for use with the 3656 package. Note that the offset
IMPROVED INPUT CHARACTERISTICS                                                           voltage appearing at pin 15 may change by 4mV to 12mV
In situations where it is desired to have better DC input                                with use of the shield; however, this can be trimmed (see
amplifier characteristics than the 3656 normally provides, it                            Offset Trimming section).
is possible to add a precision operational amplifier as shown

The information provided herein is believed to be reliable; however, BURR-BROWN assumes no responsibility for inaccuracies or omissions. BURR-BROWN
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to change without notice. No patent rights or licenses to any of the circuits described herein are implied or granted to any third party. BURR-BROWN does not
authorize or warrant any BURR-BROWN product for use in life support devices and/or systems.


                                                                                     15                                               3656
                                   RF                                                                       100k
                              RA            9
                                                                  10                             14
                                                               D                   D

                                                    M                                                A2                         15 +

                               500V         A1                                                          11  13 2M                     VOUT
                               RC 7                                                              17                                       

                           +   VIN =                         4
                              500mV                 1
               VS                           3                                                                              +
                                            I/P PWR
               1000V                                                               O/P PWR              0.47F
                                                                                                     19               +
                                                                                   Pulse GEN                    15V
               RS =            500V                                                    20

                                                                          VOUT = [VIN ( 500V/1MR)] [ 1 + (RF/RA)] RA + RF = 2M

FIGURE 12. Series Source.




                                            6                   M                                           14
           R2            R1                 7  A1                                                                                            15 +
                   OPA177                                                                                            A2                            VOUT
VIN                                                                                                                        13

                                                                                4  O/P PWR                         0.47F                  +
                                                                        1                                       19                           15V
                                                               3                   Pulse GEN
                                       0.47F                                                                                         +
                                                                 I/P PWR

                                                                                              VOUT = [1 + (R1/R2)] VIN

FIGURE 13. Isolator for Low-Level Signals.

   3656                                                               16
                                                                                                           PACKAGE OPTION ADDENDUM                                                                                                                                                                               2-Oct-2010


Orderable Device  Status (1) Package Type Package                Pins  Package Qty  Eco Plan (2)     Lead/     MSL Peak Temp (3)                                   Samples
                                                        Drawing                                   Ball Finish                                                (Requires Login)
      3656AG                                                      20                     TBD                                                              Samples Not Available
      3656BG      OBSOLETE CDIP  JND                              20                     TBD      Call TI      Call TI                                    Samples Not Available
      3656HG                                                      20                     TBD      Call TI      Call TI                                    Samples Not Available
       3656JG     OBSOLETE CDIP  JND                              20                     TBD      Call TI      Call TI                                    Samples Not Available
      3656KG                                                      20                     TBD      Call TI      Call TI                                    Samples Not Available
                  OBSOLETE CDIP  JND                                                              Call TI      Call TI

                  OBSOLETE CDIP  JND

                  OBSOLETE CDIP  JND

(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.

(2) Eco Plan - The planned eco-friendly classification: Pb-Free (RoHS), Pb-Free (RoHS Exempt), or Green (RoHS & no Sb/Br) - please check for the latest availability
information and additional product content details.
TBD: The Pb-Free/Green conversion plan has not been defined.
Pb-Free (RoHS): TI's terms "Lead-Free" or "Pb-Free" mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement that
lead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TI Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes.
Pb-Free (RoHS Exempt): This component has a RoHS exemption for either 1) lead-based flip-chip solder bumps used between the die and package, or 2) lead-based die adhesive used between
the die and leadframe. The component is otherwise considered Pb-Free (RoHS compatible) as defined above.
Green (RoHS & no Sb/Br): TI defines "Green" to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weight
in homogeneous material)

(3) MSL, Peak Temp. -- The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.

Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.

In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.

                                                                       Addendum-Page 1
                                                                IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments Incorporated and its subsidiaries (TI) reserve the right to make corrections, modifications, enhancements, improvements,
and other changes to its products and services at any time and to discontinue any product or service without notice. Customers should
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sold subject to TI's terms and conditions of sale supplied at the time of order acknowledgment.

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warranty. Testing and other quality control techniques are used to the extent TI deems necessary to support this warranty. Except where
mandated by government requirements, testing of all parameters of each product is not necessarily performed.

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applications using TI components. To minimize the risks associated with customer products and applications, customers should provide
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specifically designated by TI as military-grade or "enhanced plastic." Only products designated by TI as military-grade meet military
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the Buyer's risk, and that they are solely responsible for compliance with all legal and regulatory requirements in connection with such use.

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