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CA3240

器件型号:CA3240
器件类别:放大器   
厂商名称:Intersil ( Renesas )
厂商官网:http://www.intersil.com/cda/home/
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器件描述

DUAL OP-AMP, 5000 uV OFFSET-MAX, 4.5 MHz BAND WIDTH, PDIP8

参数

CA3240功能数量 2
CA3240端子数量 8
CA3240最大供电/工作电压 18 V
CA3240最大工作温度 85 Cel
CA3240最小工作温度 -40 Cel
CA3240额定供电电压 15 V
CA3240最大负供电电压 -18 V
CA3240额定负供电电压 -15 V
CA3240额定带宽 4.5 kHz
CA3240额定旋转率 9 V/us
CA3240最大输入失调电压 5000 mV
CA3240加工封装描述 塑料, DIP-8
CA3240状态 ACTIVE
CA3240工艺 BIMOS
CA3240包装形状 矩形的
CA3240包装尺寸 IN-线
CA3240端子形式 THROUGH-孔
CA3240端子间距 2.54 mm
CA3240端子涂层 锡 铅
CA3240端子位置
CA3240包装材料 塑料/环氧树脂
CA3240温度等级 INDUSTRIAL
CA3240放大器类型 运算放大器
CA3240额定共模抑制比 90 dB
CA3240最大输入偏置电流IIB 6.40E-4 uA

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CA3240器件文档内容

                                                                                               CA3240, CA3240A

                                      Data Sheet                              August 2001            File Number 1050.5

Dual, 4.5MHz, BiMOS Operational Amplifier                            Features
with MOSFET Input/Bipolar Output
                                                                      Dual Version of CA3140
The CA3240A and CA3240 are dual versions of the popular
CA3140 series integrated circuit operational amplifiers. They         Internally Compensated
combine the advantages of MOS and bipolar transistors on
the same monolithic chip. The gate-protected MOSFET                   MOSFET Input Stage
(PMOS) input transistors provide high input impedance and               - Very High Input Impedance (ZIN) 1.5T (Typ)
a wide common-mode input voltage range (typically to 0.5V               - Very Low Input Current (II) 10pA (Typ) at 15V
below the negative supply rail). The bipolar output                     - Wide Common-Mode Input Voltage Range (VICR): Can
transistors allow a wide output voltage swing and provide a                Be Swung 0.5V Below Negative Supply Voltage Rail
high output current capability.
                                                                      Directly Replaces Industry Type 741 in Most Applications
The CA3240A and CA3240 are compatible with the industry
standard 1458 operational amplifiers in similar packages.The         Applications
offset null feature is available only when these types are supplied
in the 14 lead PDIP package (E1 suffix).                              Ground Referenced Single Amplifiers in Automobile and
                                                                        Portable Instrumentation

                                                                      Sample and Hold Amplifiers

Ordering Information                                                 Long Duration Timers/Multivibrators (Microseconds-
                                                                        Minutes-Hours)
                  TEMP.                               PKG.
PART NUMBER  RANGE (oC)              PACKAGE          NO.            Photocurrent Instrumentation
CA3240AE                                            E8.3
CA3240AE1     -40 to 85 8 Ld PDIP                   E14.3             Intrusion Alarm System         Active Filters
                                                    E8.3
              -40 to 85 14 Ld PDIP                                    Comparators                   Function Generators

CA3240E       -40 to 85 8 Ld PDIP                                     Instrumentation Amplifiers Power Supplies

Functional Diagram                                                   Pinouts

              2mA                                   4mA V+                          CA3240, CA3240A (PDIP)
                                                                                              TOP VIEW

                        BIAS CIRCUIT  2A 2mA                        OUTPUT (A) 1                    8 V+
                   CURRENT SOURCES                                               INV.
                                                                                                     7 OUTPUT
                     AND REGULATOR                                      INPUT (A) 2                      INV.
                                                                         NON-INV. 3
         200A 1.6mA 200A                                              INPUT (A)                    6 INPUT (B)
                                                                                                     5 NON-INV.
+                                                                                 V- 4
                                                                                                         INPUT (B)
IN-
PUT  A  10    A  10,000               A1            OUT-
                                                    PUT
-                         C1
                         12pF                                                               CA3240A (PDIP)
                                                                                                TOP VIEW

                                                    V-                                INV.                OFFSET
                                                                              INPUT (A)              14 NULL (A)
                                                                                            1
                                                                                                     13 V+
                                                                              NON-INV.      2
                                                                              INPUT (A)

                                                                               OFFSET 3              12 OUTPUT (A)
                                                                              NULL (A)
OFFSET NULL
NOTE: Only available with 14 lead DIP (E1 Suffix).                                  V- 4             11 NC

                                                                               OFFSET                10 OUTPUT (B)
                                                                              NULL (B) 5

                                                                              NON - INV.    6        9 V+
                                                                              INPUT (B)

                                                                                      INV. 7         8      OFFSET
                                                                              INPUT (B)                     NULL (B)

                                                                      Pins 9 and 13 internally connected through approximately 3.

                    1                               CAUTION: These devices are sensitive to electrostatic discharge; follow proper IC Handling Procedures.

                          1-888-INTERSIL or 321-724-7143 | Intersil and Design is a trademark of Intersil Americas Inc. | Copyright Intersil Americas Inc. 2001
                                                       CA3240, CA3240A

Absolute Maximum Ratings                                                                              Thermal Information

Supply Voltage (Between V+ and V-). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36V                       Thermal Resistance (Typical, Note 2)                               JA (oC/W)
Differential Input Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8V
Input Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (V+ +8V) to (V- -0.5V)                8 Lead PDIP Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  100
Input Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1mA
Output Short Circuit Duration (Note 1). . . . . . . . . . . . . . . . Indefinite                      14 Lead PDIP Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   100
                                                                                                      Maximum Junction Temperature (Plastic Package) . . . . . . . 150oC
Operating Conditions                                                                                  Maximum Storage Temperature Range . . . . . . . . . . -65oC to 150oC

Temperature Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -40oC to 85oC                   Maximum Lead Temperature (Soldering 10s) . . . . . . . . . . . . 300oC
Voltage Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4V to 36V or 2V to 18V

CAUTION: Stresses above those listed in "Absolute Maximum Ratings" may cause permanent damage to the device. This is a stress only rating and operation of the
device at these or any other conditions above those indicated in the operational sections of this specification is not implied.

NOTES:
1. Short circuit may be applied to ground or to either supply. Temperatures and/or supply voltages must be limited to keep dissipation within max-
     imum rating.
2. JA is measured with the component mounted on an evaluation PC board in free air.

Electrical Specifications For Equipment Design, VSUPPLY = 15V, TA = 25oC, Unless Otherwise Specified

                                                       CA3240                                                              CA3240A

PARAMETER                         SYMBOL MIN           TYP                                            MAX  MIN             TYP                   MAX                     UNITS
                                                                                                                                                   5                       mV
Input Offset Voltage              VIO             -                                              5    15               -   2                      20                       pA
Input Offset Current                                                                                                                              40                       pA
Input Current                     IIO             -                                              0.5  30               -   0.5                     -                      kV/V
Large-Signal Voltage Gain                                                                                                                          -                       dB
(See Figures 13, 28) (Note 3)            II       -                                              10   50               -   10                                             V/V
                                                                                                                                                 320                       dB
                                  AOL             20   100                                            -    20              100                     -                        V
                                                                                                                                                  12
                                                  86   100                                            -    86              100                                            V/V
                                                                                                                                                 150                       dB
Common Mode Rejection             CMRR            -                                              32   320              -   32                      -                        V
Ratio (See Figure 18)                                                                                                                              -                        V
                                                  70                                             90   -    70              90                      -                        V
                                                                                                                                                   -                       mA
Common Mode Input Voltage Range VICR              -15  -15.5 to                                       11   -15             -15.5 to               12
                                                                                                                                                                          mW
(See Figure 25)                                        +12.5                                                               +12.5                 360

Power Supply Rejection Ratio      PSRR            -    100                                            150              -   100

(See Figure 20)                   (VIO/V)        76                                             80   -    76              80

Maximum Output Voltage (Note 4)   VOM+            12                                             13   -    12              13

(See Figures 24, 25)              VOM-            -14  -14.4                                          -    -14             -14.4

Maximum Output Voltage (Note 5)   VOM-            0.4  0.13                                           -    0.4             0.13

Total Supply Current                     I+       -                                              8    12               -   8

(See Figure 16) For Both Amps

Total Device Dissipation         PD              -    240                                            360              -   240
NOTES:

3. At VO = 26VP-P, +12V, -14V and RL = 2k.
4. At RL = 2k.
5. At V+ = 5V, V- = GND, ISINK = 200A.

Electrical Specifications For Equipment Design, VSUPPLY = 15V, TA = 25oC, Unless Otherwise Specified

                                                                                                                                            TYPICAL VALUES

                PARAMETER                     SYMBOL                                                  TEST CONDITIONS             CA3240A CA3240 UNITS

Input Offset Voltage Adjustment Resistor (E1           Typical Value of Resistor Between Terminals 4 and 3(5)                               18        4.7                k
Package Only)
                                                       or Between 4 and 14(8) to Adjust Maximum VIO

Input Resistance                              RI                                                                                            1.5       1.5                T

Input Capacitance                             CI                                                                                            4         4                  pF

Output Resistance                             RO                                                                                            60        60                 

Equivalent Wideband Input Noise Voltage       eN       BW = 140kHz, RS = 1M                                                                 48        48                 V

(See Figure 2)

                               2
                                                          CA3240, CA3240A

Electrical Specifications For Equipment Design, VSUPPLY = 15V, TA = 25oC, Unless Otherwise Specified (Continued)

                                                                                                       TYPICAL VALUES

PARAMETER                                         SYMBOL            TEST CONDITIONS                    CA3240A CA3240 UNITS

Equivalent Input Noise Voltage                     eN     f = 1kHz, RS = 100                           40            40 nV/Hz
(See Figure 19)                                           f = 10kHz, RS = 100
Short-Circuit Current to Opposite Supply          IOM+    Source                                       12            12 nV/Hz
                                                  IOM-
Gain Bandwidth Product (See Figures 14, 28)               Sink                                         40            40    mA
Slew Rate (See Figure 15)                           fT
                                                   SR                                                  11            11    mA

                                                                                                       4.5           4.5   MHz

                                                                                                            9        9     V/s

Transient Response (See Figure 1)                 tr      RL = 2k, CL = 100pF            Rise Time     0.08          0.08  s
Settling Time at 10VP-P (See Figure 26)                                                  Overshoot      10
                                                  OS      RL = 2k, CL = 100pF            To 1mV        4.5           10    %
                                                                                         To 10mV       1.4
                                                  tS      AV = +1, RL = 2k, CL = 100pF,                              4.5   s

                                                          Voltage Follower                                           1.4   s

Crosstalk (See Figure 23)                                 f = 1kHz                                     120           120   dB

Electrical Specifications For Equipment Design, at VSUPPLY = 15V, TA = -40 to 85oC, Unless Otherwise Specified

                                                                                            TYPICAL VALUES

                           PARAMETER                                SYMBOL               CA3240A       CA3240              UNITS
                                                                                                                             mV
Input Offset Voltage                                                        |VIO|        3                  10               pA
Input Offset Current (Note 8)                                                                                                pA
Input Current (Note 8)                                                      |IIO|        32                 32              kV/V
Large Signal Voltage Gain (See Figures 13, 28), (Note 6)                                                                     dB
                                                                            II           640                640             V/V
                                                                                                                             dB
                                                                            AOL          63                 63                V
                                                                                                                            V/V
                                                                                         96                 96               dB
                                                                                                                              V
Common Mode Rejection Ratio (See Figure 18)                         CMRR                 32                 32                V
                                                                                                                             mA
                                                                                         90                 90              mW

Common Mode Input Voltage Range (See Figure 25)                         VICR             -15 to +12.3  -15 to +12.3        V/oC
Power Supply Rejection Ratio (See Figure 20)                                                  150           150
                                                                       PSRR                    76            76            UNITS
                                                                    (VIO/V)                                                 mV
                                                                                                                             pA
Maximum Output Voltage (Note 7) (See Figures 24, 25)                VOM+                 12.4          12.4                  pA
Supply Current (See Figure 16) Total For Both Amps                  VOM-                 -14.2         -14.2                 T
                                                                                          8.4           8.4                 kV/V
                                                                      I+                                                     dB

Total Device Dissipation                                                   PD           252                252
Temperature Coefficient of Input Offset Voltage
NOTES:                                                              VIO/T                15                 15

6. At VO = 26VP-P, +12V, -14V and RL = 2k.

7. At RL = 2k.
8. At TA = 85oC.

Electrical Specifications For Equipment Design, at V+ = 5V, V- = 0V, TA = 25oC, Unless Otherwise Specified

                                                                                            TYPICAL VALUES

                           PARAMETER                                SYMBOL               CA3240A       CA3240

Input Offset Voltage                                                        |VIO|        2                  5
Input Offset Current
Input Current                                                               |IIO|        0.1                0.1
Input Resistance
Large Signal Voltage Gain (See Figures 13, 28)                              II           2                  2

                                                                            RIN          1                  1

                                                                            AOL          100                100

                                                                                         100                100

                           3
                                                  CA3240, CA3240A

Electrical Specifications For Equipment Design, at V+ = 5V, V- = 0V, TA = 25oC, Unless Otherwise Specified (Continued)

                                                                                         TYPICAL VALUES

                           PARAMETER                             SYMBOL        CA3240A     CA3240                          UNITS

Common-Mode Rejection Ratio                                      CMRR                32    32                              V/V

                                                                                     90    90                              dB

Common-Mode Input Voltage Range (See Figure 25)                  VICR                -0.5  -0.5                            V

                                                                                     2.6   2.6                             V

Power Supply Rejection Ratio                                     PSRR                31.6  31.6                            V/V

                                                                                     90    90                              dB

Maximum Output Voltage (See Figures 24, 25)                      VOM+                3                   3                 V

                                                                 VOM-                0.3   0.3                             V

Maximum Output Current                            Source         IOM+                20    20                              mA

                                                  Sink           IOM-                1                   1                 mA

Slew Rate (See Figure 15)                                        SR                  7                   7                 V/s

Gain Bandwidth Product (See Figure 14)                           fT                  4.5   4.5                             MHz
Supply Current (See Figure 16)
                                                                 I+                  4                   4                 mA

Device Dissipation                                               PD                  20    20                              mW

Test Circuits and Waveforms

               50mV/Div., 200ns/Div.                                                              5V/Div., 1s/Div.
    Top Trace: Input, Bottom Trace: Output                                         Top Trace: Input, Bottom Trace: Output

FIGURE 1A. SMALL SIGNAL RESPONSE                                               FIGURE 1B. LARGE SIGNAL RESPONSE

                                                  +15V

                                             10k                 0.1F

                                                  +                      SIMULATED
                                                  CA3240                     LOAD

                                                  -                     100pF        2k

                                                          0.1F

                                                  -15V

                                                    2k           BW (-3dB) = 4.5MHz
                                                  0.05F         SR = 9V/s

                                                                       FIGURE 1C. TEST CIRCUIT
                    FIGURE 1. SPLIT-SUPPLY VOLTAGE FOLLOWER TEST CIRCUIT AND ASSOCIATED WAVEFORMS

                              4
                                                        CA3240, CA3240A

Test Circuits and Waveforms (Continued)

                                                                                                    +15V

                                                   RS       +                                                 0.01F
                                                  1M        CA3240
                                                                                                                                     NOISE
                                                            -                                                                        VOLTAGE
                                                                                                                                     OUTPUT
                                                            -15V                                                            30.1k
                                                                                                              0.01F

                                        BW (-3dB) = 140kHz                                                         1k

                                        TOTAL NOISE VOLTAGE

                                        (REFERRED TO INPUT) = 48V (TYP)

      FIGURE 2. TEST CIRCUIT AMPLIFIER (30dB GAIN) USED FOR WIDEBAND NOISE MEASUREMENT

Schematic Diagram (One Amplifier of Two)

BIAS CIRCUIT                   INPUT STAGE              SECOND STAGE OUTPUT STAGE                                                              DYNAMIC CURRENT SINK
                                                                                                                                                                                         V+
                                   Q2
              D1                   Q5                                                                                  D7                                      R13
                 Q6                                                                                                                                            15K
                 Q8                                                                                                    R9                           Q20

Q1                                                                                                       Q3           50                                      D8

  Q7                                                                                                                                      R10  R12  R14
R1                                                                                                                                Q19 1K       12K  20K
8K                                                                                                        Q4

                                                                                                                                 R11           Q21
                                                                                                                                 20

                                                                                                              Q17

                                                                                                                   R8
                                                                                                                   1K

                                                                                                                       Q18                                              OUTPUT

                        D2     D3                 D4

                                                  D5

INVERTING     -                         Q9 Q10               C1
       INPUT                                                12pF

NON-INVERTING                                      R3                Q13
               INPUT +                             500

                                  R2              Q12                                                         Q14      Q15                     Q16
                               500
                                                                                                                                                    D6
                                   Q11
                                                                                                                                                    R7
                                  R4              R5                                                               R6                               30
                               500                500                                                              50

                               OFFSET NULL (NOTE 9)                                                                                                                 V-

NOTES:
9. Only available with 14 Lead DIP (E1 Suffix).

10. All resistance values are in ohms.

                            5
   CA3240, CA3240A

Application Information                                              Input Circuit Considerations

Circuit Description                                                  As indicated by the typical VICR, this device will accept
                                                                     inputs as low as 0.5V below V-. However, a series current-
The schematic diagram details one amplifier section of the           limiting resistor is recommended to limit the maximum input
CA3240. It consists of a differential amplifier stage using PMOS     terminal current to less than 1mA to prevent damage to the
transistors (Q9 and Q10) with gate-to-source protection against      input protection circuitry.
static discharge damage provided by zener diodes D3, D4, and
D5. Constant current bias is applied to the differential amplifier   Moreover, some current-limiting resistance should be
from transistors Q2 and Q5 connected as a constant current           provided between the inverting input and the output when
source. This assures a high common-mode rejection ratio. The         the CA3240 is used as a unity-gain voltage follower. This
output of the differential amplifier is coupled to the base of gain  resistance prevents the possibility of extremely large input-
stage transistor Q13 by means of an NPN current mirror that          signal transients from forcing a signal through the input-
supplies the required differential-to-single-ended conversion.       protection network and directly driving the internal constant-
Provision for offset null for types in the 14 lead plastic package   current source which could result in positive feedback via the
(E1 suffix) is provided through the use of this current mirror.      output terminal. A 3.9k resistor is sufficient.

The gain stage transistor Q13 has a high impedance active            The typical input current is on the order of 10pA when the
load (Q3 and Q4) to provide maximum open-loop gain. The              inputs are centered at nominal device dissipation. As the
collector of Q13 directly drives the base of the compound            output supplies load current, device dissipation will increase,
emitter-follower output stage. Pulldown for the output stage is      rasing the chip temperature and resulting in increased input
provided by two independent circuits: (1) constant-current-          current. Figure 4 shows typical input-terminal current versus
connected transistors Q14 and Q15 and (2) dynamic current-           ambient temperature for the CA3240.
sink transistor Q16 and its associated circuitry. The level of
pulldown current is constant at about 1mA for Q15 and varies                    V+                                      +HV
from 0 to 18mA for Q16 depending on the magnitude of the             CA3240                                       LOAD
voltage between the output terminal and V+. The dynamic
current sink becomes active whenever the output terminal is                                               RL
more negative than V+ by about 15V. When this condition
exists, transistors Q21 and Q16 are turned on causing Q16 to                                          RS                     LOAD
sink current from the output terminal to V-. This current always     120VAC                               30V NO LOAD MT2
flows when the output is in the linear region, either from the
load resistor or from the emitter of Q18 if no load resistor is                            CA3240                            MT1
present. The purpose of this dynamic sink is to permit the
output to go within 0.2V (VCE (sat)) of V- with a 2k load to                                              RL
ground. When the load is returned to V+, it may be necessary
to supplement the 1mA of current from Q15 in order to turn on        FIGURE 3. METHODS OF UTILIZING THE VCE (SAT) SINKING
the dynamic current sink (Q16). This may be accomplished by                          CURRENT CAPABILITY OF THE CA3240 SERIES
placing a resistor (Approx. 2k) between the output and V-.

Output Circuit Considerations

Figure 24 shows output current-sinking capabilities of the
CA3240 at various supply voltages. Output voltage swing to
the negative supply rail permits this device to operate both
power transistors and thyristors directly without the need for
level-shifting circuitry usually associated with the 741 series
of operational amplifiers.

Figure 3 shows some typical configurations. Note that a series
resistor, RL, is used in both cases to limit the drive available to
the driven device. Moreover, it is recommended that a series
diode and shunt diode be used at the thyristor input to prevent
large negative transient surges that can appear at the gate of
thyristors, from damaging the integrated circuit.

6
                                             CA3240, CA3240A

INPUT CURRENT (pA)  10K                                              shift in the output voltage (Terminal 7) of the CA3240E.
                               VS = 15V                             These positive transitions are fed into the CA3059, which is
                                                                     used as a latching circuit and zero-crossing TRIAC driver.
                     1K                                              When a positive pulse occurs at Terminal 7 of the CA3240E,
                                                                     the TRIAC is turned on and held on by the CA3059 and its
                    100                                              associated positive feedback circuitry (51k resistor and
                                                                     36k/42k voltage divider). When the positive pulse occurs
                      10                                             at Terminal 1 (CA3240E), the TRIAC is turned off and held
                                                                     off in a similar manner. Note that power for the CA3240E is
                    -60 -40 -20           0 20 40 60 80 100 120 140  supplied by the CA3059 internal power supply.
                                            TEMPERATURE (oC)
                                                                     The advantage of using the CA3240E in this circuit is that it
                    FIGURE 4. INPUT CURRENT vs TEMPERATURE           can sense the small currents associated with skin
                                                                     conduction while allowing sufficiently high circuit impedance
It is well known that MOSFET devices can exhibit slight              to provide protection against electrical shock.
changes in characteristics (for example, small changes in
input offset voltage) due to the application of large                Dual Level Detector (Window Comparator)
differential input voltages that are sustained over long
periods at elevated temperatures.                                    Figure 7 illustrates a simple dual liquid level detector using
                                                                     the CA3240E as the sensing amplifier. This circuit operates
Both applied voltage and temperature accelerate these                on the principle that most liquids contain enough ions in
changes. The process is reversible and offset voltage shifts         solution to sustain a small amount of current flow between
of the opposite polarity reverse the offset. In typical linear       two electrodes submersed in the liquid. The current, induced
applications, where the differential voltage is small and            by an 0.5V potential applied between two halves of a PC
symmetrical, these incremental changes are of about the              board grid, is converted to a voltage level by the CA3240E in
same magnitude as those encountered in an operational                a circuit similar to that of the on/off touch switch shown in
amplifier employing a bipolar transistor input stage.                Figure 6. The changes in voltage for both the upper and
                                                                     lower level sensors are processed by the CA3140 to activate
Offset-Voltage Nulling                                               an LED whenever the liquid level is above the upper sensor
                                                                     or below the lower sensor.
The input offset voltage of the CA3240AE1 and CA3240E1
can be nulled by connecting a 10k potentiometer between              Constant-Voltage/Constant-Current Power Supply
Terminals 3 and 14 or 5 and 8 and returning its wiper arm to
Terminal 4, see Figure 5A. This technique, however, gives            The constant-voltage/constant-current power supply shown
more adjustment range than required and therefore, a                 in Figure 8 uses the CA3240E1 as a voltage-error and
considerable portion of the potentiometer rotation is not fully      current-sensing amplifier. The CA3240E1 is ideal for this
utilized. Typical values of series resistors that may be placed      application because its input common-mode voltage range
at either end of the potentiometer, see Figure 5B, to optimize       includes ground, allowing the supply to adjust from 20mV to
its utilization range are given in the table "Electrical             25V without requiring a negative supply voltage. Also, the
Specifications for Equipment Design" shown on third page of          ground reference capability of the CA3240E1 allows it to
this data sheetAn alternate system is shown in Figure 5C.            sense the voltage across the 1 current-sensing resistor in
This circuit uses only one additional resistor of approximately      the negative output lead of the power supply. The CA3086
the value shown in the table. For potentiometers, in which the       transistor array functions as a reference for both constant-
resistance does not drop to 0 at either end of rotation, a           voltage and constant-current limiting. The 2N6385 power
value of resistance 10% lower than the values shown in the           Darlington is used as the pass element and may be required
table should be used.                                                to dissipate as much as 40W. Figure 9 shows the transient
                                                                     response of the supply during a 100mA to 1A load transition.
Typical Applications
                                                                     Precision Differential Amplifier
On/Off Touch Switch
The on/off touch switch shown in Figure 6 uses the                   Figure 10 shows the CA3240E in the classical precision
CA3240E to sense small currents flowing between two                  differential amplifier circuit. The CA3240E is ideally suited for
contact points on a touch plate consisting of a PC board             biomedical applications because of its extremely high input
metallization "grid". When the "on" plate is touched, current        impedance. To insure patient safety, an extremely high
flows between the two halves of the grid causing a positive          electrode series resistance is required to limit any current
                                                                     that might result in patient discomfort in the event of a fault
                                                                     condition. In this case, 10M resistors have been used to
                                                                     limit the current to less than 2A without affecting the
                                                                     performance of the circuit. Figure 11 shows a typical
                                                                     electrocardiogram waveform obtained with this circuit.

                                          7
                                                       CA3240, CA3240A

                                     V+                                                                                                V+
                                                                                                                     CA3240
                                     13(9)

1(7)

        CA3240                              12(10)

2(6)
                                  4

                          3                                                             R (NOTE 11)              10k R
             14(8) (5)
                                                                                                                                           (NOTE 11)
       10k
                                 V-                                                                                                  V-
                                                                                        FIGURE 5B. IMPROVED RESOLUTION
        FIGURE 5A. BASIC

                                                                               V+

                                                       CA3240

                                                                   10k
                                                       (NOTE 11)

                                                                        R      V-

                                                                FIGURE 5C. SIMPLER IMPROVED RESOLUTION
NOTE:
11. See Electrical Specification Table for value of R.

                                        FIGURE 5. THREE OFFSET-VOLTAGE NULLING METHODS, (CA3240AE1 ONLY)

                                         44M                                                           10K (2W)

                                                              +6V                                                           120V/220V
                                                                                                                            AC
                                                  +6V                              51K                 RS (NOTE 12)         60Hz/50Hz
"ON"                                                                                                                 40W
                                                                                                                     120V LIGHT
        1M                                  8          36K
                                                                                                                        T2300B (NOTE 12)
                   6-                    1/2                                       5                   12K
                                                                                               8             MT2     MT1
0.01F        +6V                    CA3240 7                              13
                                                                                   CA3059                       G           COMMON
        5.1M       5+                                  1N914               9
                                                                                               4
                                                       42K                 10            7
                                                                                   2
"OFF"   1M         3                 +                                     11
                                      1/2

                                     CA3240 1

                   2-                                  1N914
                                                           +6V SOURCE
0.01F  1M                                  4                                      +  100F            (16V)

                                                                                   -

                                                                  44M

NOTE:
12. At 220V operation, TRIAC should be T2300D, RS = 18K, 5W.

                                                                        FIGURE 6. ON/OFF TOUCH SWITCH

              8
                                                            CA3240, CA3240A

                                                     12M
                                                     +15V

                               100K                     8   0.1F                          +15V

                            +15V             2 - 1/2                1                          7           0.1F
                                                                        33K
                                                   CA3240                 160K                             6
                                             3+                        100K                                        680
                                                                          100K                                            LED
                                  240K                                              3    +
                                                                    7                                           LED ON WHEN
                      HIGH                   (0.5V)                                          CA3140             LIQUID OUTSIDE
                     LEVEL                                                                                      OF LIMITS
                                                                                           -
                         8.2K
                                                                                    2
                                             5       +                                           4
                                                       1/2

                               100K                CA3240

                                             6-

                                                         4

                      LOW                            12M
                     LEVEL                              FIGURE 7. DUAL LEVEL DETECTER

                                                                                V+                                                                 VO
                                                                                                                                               IO

2N6385                                          2                                                                        10K
                                                                                13
DARLINGTON                     3

                                                     75                         1/2 - 1

                                                     3K                 12 CA3240E1                                                      180K

                                                                                       +2

                                    1                       100                 4                                                              +  500
                                                                                   100K                                                           F
                               2.2K                                                                                                            -
                                          2
VI = 30V     2.7K                         1                                                                                       1N914
                                          3
          +  2000F                       5                                                                0.056F
             50V                          4
          -

                                                                                                                                         82K

                     10                         + 5F                                                                       V+
                     11
                                                - 16V                                                                    9
                                                                                100K
                                                                  14                                       7-
CA3086E              9                                                  100K
                                                  12                                                                  1/2
                                                                                                                  CA3240E1 10
                                                                                                           6+

TRANSISTOR           8

ARRAY                                                               13  820              680K
                                                         1K                                           50K
                     7

                     6

                                             6.2K

CHASSIS GROUND                                                                           100K                                 1
                                                                                                                              1W

VO RANGE = 20mV TO 25V               OUTPUT HUM AND NOISE  150VRMS
LOAD REGULATION:                                                 (10MHz BANDWIDTH)

          VOLTAGE <0.08%             SINE REGULATION  0.1%/VO
                                     IO RANGE = 10mA - 1.3A
          CURRENT <0.05%

                         FIGURE 8. CONSTANT-VOLTAGE/CONSTANT-CURRENT POWER SUPPLY

                            9
                          CA3240, CA3240A

           Top Trace: Output Voltage;
                           500mV/Div., 5s/Div.

           Bottom Trace: Collector Of Load Switching Transistor
                               Load = 100mA to 1A; 5V/Div., 5s/Div.

                        FIGURE 9. TRANSIENT RESPONSE

                                  +15V

                               8        0.1F            100K 1%

           10M                                           2000pF
                                                                 +15V
                    3     +
                          1/2
                                             1
                          CA3240

                    2-

                                     2000pF

           GAIN                                 1%       7             0.1F
           CONTROL                              5.1K
                          100K 1%
                                                5.1K
                    100K                        1%    2                           OUTPUT

                                                         CA3140               6

                    3.9K                              3                       2K

                          100K 1%

                                                         4

TWO COND.                      2000pF                                  0.1F
SHIELDED
CABLE               6     -                              -15V

                          1/2                7

                          CA3240                      FREQUENCY RESPONSE (-3dB) DC TO 1MHz
                                                      SLEW RATE = 1.5V/s
                    5+                                COMMON MODE REJ: 86dB
                                                      GAIN RANGE: 35dB TO 60dB
           10M

                               4

                                        0.1F

                          -15V

                FIGURE 10. PRECISION DIFFERENTIAL AMPLIFIER

10
                          CA3240, CA3240A

                          Vertical: 1.0mV/Div.
                                      Amplifier Gain = 100X
                                      Scope Sensitivity = 0.1V/Div.

                          Horizontal: >0.2s/Div. (Uncal)

            FIGURE 11. TYPICAL ELECTROCARIOGRAM WAVEFORM

                          0.015F

                            100K
                     +15V

                              8                                                     +15V

            +15V  2-

                         1/2

                     CA3240E                                 1  2K               7

C30809      5.1K     +                                                3
PHOTO                                                                         +
DIODE             3
                                                                200K
C30809      1.3                                                       CA3140              6  OUTPUT
PHOTO
DIODE       K                                                         2-
                      5+

            13K      1/2                                        2K               4

                     CA3240E                                 7

                  6-                                                             -15V

                               4

                     -15V                                                        200k
                          100K

                                 0.015F
                  FIGURE 12. DIFFERENTIAL LIGHT DETECTOR

Differential Light Detector                                     only the difference is amplified. In this manner, the circuit
                                                                can be used over a wide range of ambient light conditions
In the circuit shown in Figure 12, the CA3240E converts the     without circuit component adjustment. Also, when used with
current from two photo diodes to voltage, and applies 1V of     a light source, the circuit will not be sensitive to changes in
reverse bias to the diodes. The voltages from the CA3240E       light level as the source ages.
outputs are subtracted in the second stage (CA3140) so that

        11
                                                                            CA3240, CA3240A

Typical Performance Curves                                                                                                GAIN BANDWIDTH PRODUCT (MHz)             RL = 2k
                                                                                                                                                            20 CL = 100pF
                RL = 2k
OPEN LOOP VOLTAGE GAIN (dB)                                                                                                                                 10

                             125                                                                                                                                                TA = -40oC
                                                        TA = -40oC
                                                                                                                                                                                25oC
                             100
                                                                                                                25oC                                                    85oC

                              75
                                                                                            85oC

                              50

                              25

                                                                                                                                                            1

                                    0          5        10          15  20                                            25                                          0       5           10           15           20   25

                                                  SUPPLY VOLTAGE (V)                                                                                                            SUPPLY VOLTAGE (V)

FIGURE 13. OPEN LOOP VOLTAGE GAIN vs SUPPLY VOLTAGE                                                                       FIGURE 14. GAIN BANDWIDTH PRODUCT vs SUPPLY VOLTAGE

                             20                                                                                           TOTAL SUPPLY CURRENT (mA)         10                                            25oC
                                   RL = 2k                                                                                    FOR BOTH AMPS                                                        85oC
                                   CL = 100pF                                                                                                                    RL =

                             15                                                                                                                              9

                                                                                                                                                               8             TA = -40oC

SLEW RATE (V/s)                                                             25oC                                                                              7
                                                                            85oC
                             10                   TA = -40oC                                                                                                   6

                                                                                                                                                               5

                             5                                                                                                                                 4

                                                                                                                                                               3

                             0                                                                                                                                 2

                                 0     5                10          15  20                                            25                                          0          5            10       15           20   25

                                                  SUPPLY VOLTAGE (V)                                                                                                            SUPPLY VOLTAGE (V)

                                    FIGURE 15. SLEW RATE vs SUPPLY VOLTAGE                                                FIGURE 16. QUIESCENT SUPPLY CURRENT vs SUPPLY VOLTAGE

                                       SUPPLY VOLTAGE:  VS =  15V                                                        COMMON MODE REJECTION RATIO (dB)  120
                                       TA = 25oC
                                                                                                                                                                     SUPPLY VOLTAGE:  VS  =  15V
                                                                                                                                                                     TA = 25oC
                             25                                                                                                                             100

OUTPUT VOLTAGE (VP-P)        20                                                                                                                             80

                             15                                                                                                                             60

                             10                                                                                                                             40

                             5                                                                                                                              20

                             0                                                                                                                              0

                             10K                  100K                  1M                                            4M                                    101      102        103           104      105      106  107

                                                        FREQUENCY (Hz)                                                                                                                FREQUENCY (Hz)

FIGURE 17. MAXIMUM OUTPUT VOLTAGE SWING vs                                                                                FIGURE 18. COMMON MODE REJECTION RATIO vs
                  FREQUENCY                                                                                                                 FREQUENCY

                                                            12
                                                                                                           CA3240, CA3240A

Typical Performance Curves (Continued)

EQUIVALENT INPUT NOISE VOLTAGE (nV/Hz)  1000                                                                        POWER SUPPLY REJECTION RATIO (dB)        SUPPLY VOLTAGE:    VS          =  15V
                                                                                                                                                             TA = 25oC
                                                 SUPPLY VOLTAGE:  VS  = 15V
                                                 TA = 25oC
                                                                                                                                                       100                                     POWER SUPPLY

                                                                                                                                                                                               REJECTION RATIO = VIO/ VS

                                                                                    RS = 100                                                           80                                              +PSRR
                                        100

                                        10                                                                                                             60
                                                                                                                                                                                 -PSRR

                                                                                                                                                       40

                                                                                                                                                       20

                                        1        101              102         103                     104      105                                      101            102  103                104     105      106        107

                                              1

                                                                  FREQUENCY (Hz)                                                                                                 FREQUENCY (Hz)

FIGURE 19. EQUIVALENT INPUT NOISE VOLTAGE vs                                                                        FIGURE 20. POWER SUPPLY REJECTION RATIO vs
                  FREQUENCY                                                                                                           FREQUENCY

                                        12 TA = 25oC                                                                                                    17.5 TA = 25oC

OUTPUT SINK CURRENT (mA)                              VS = 15V                                                     SUPPLY CURRENT (mA)                                     VS   =      15V
   PER AMP                                                                                                             PER AMP (DOUBLE FOR BOTH)                            RL   =
                                        10            ONE AMPLIFIER OPERATING                                                                               15                          

                                        8                                                                                                               12.5

                                        6                                                                                                                   10

                                        4                                                                                                                   7.5

                                        2                                                                                                                   5

                                        0                                                                                                                   2.5

                                                 -15 -10    -5            0                   5  10        15                                                    -15 -10                -5     0       5       10 15

                                                            OUTPUT VOLTAGE (V)                                                                                                   OUTPUT VOLTAGE (V)

FIGURE 21. OUTPUT SINK CURRENT vs OUTPUT VOLTAGE                                                                                                       FIGURE 22. SUPPLY CURRENT vs OUTPUT VOLTAGE

                                                 TA = 25oC                                                          OUTPUT STAGE TRANSISTOR (Q15, Q16)  1000
                                                                                                                        SATURATION VOLTAGE (mV)                  V- = 0V
                                        140      AMP A  AMP B                                                                                                    TA = 25oC

                                                 AMP B  AMP A                                                                                            100

CROSSTALK (dB)                          130      VS = 15V                                                                                                                                   V+ = +5V
                                                 VO = 5VRMS
                                                                                                                                                                                                          +15V

                                        120                                                                                                                                                                          +30V

                                        110

                                        100                                                                                                                 10

                                        90

                                        80                             101                       102           103                                          1.0
                                          0.1
                                                      1                                                                                                          0.01                   0.1               1.0              10

                                                                  FREQUENCY (Hz)                                                                                            LOAD (SINKING) CURRENT (mA)

                                                 FIGURE 23. CROSSTALK vs FREQUENCY                                  FIGURE 24. VOLTAGE ACROSS OUTPUT TRANSISTORS Q15
                                                                                                                                      AND Q16 vs LOAD CURRENT

                                                                      13
                                                    CA3240, CA3240A
Typical Performance Curves (Continued)

                                            RL =                                                                                                                         RL =

INPUT AND OUTPUT VOLTAGE             0                                                                                        INPUT AND OUTPUT VOLTAGE          1.5
   REFERENCED TO TERMINAL V+(V)                        OUTPUT VOLTAGE (+VO)                                                      REFERENCED TO TERMINAL V- (V)
                                                                                                                                                                              OUTPUT VOLTAGE (-VO)
                                 -0.5              COMMON MODE VOLTAGE (+VICR)                                                                                  1.0
                                                                                                                                                                              COMMON MODE VOLTAGE (-VICR)

                                     -1                                         TA = 25oC                                                                        0.5
                                                                                       TA = 85oC                                                                                  TA = -40oC TO 85oC
                                 -1.5              TA = 85oC
                                                                                                                                                                   0
                                     -2
                                                                                                                                                                                TA = 85oC
                                                                                                                                                                -0.5

                                 -2.5                                                                                                                           -1.0          TA = -40oC                     TA = 25oC

                                     -3     TA = 25oC  TA = -40oC TA = -40oC                                                                                    -1.5

                                         0         5          10         15              20                         25                                                0         5         10           15           20      25

                                                       SUPPLY VOLTAGE (V)                                                                                                                 SUPPLY VOLTAGE (V)

                                                       FIGURE 25A.                                                                                                                        FIGURE 25B.

                                 FIGURE 25. OUTPUT VOLTAGE SWING CAPABILITY AND COMMON MODE INPUT VOLTAGE RANGE vs SUPPLY VOLTAGE

                          SUPPLY VOLTAGE: VS = 15V                             1mV          1mV                                                                                    +15V
                          TA = 25oC, RL = 2k, CL = 100pF
                   10                                                                                                                                                                +
                                                                                                                                                                                     CA3240
                                 8                     10mV                                                                                                                                           0.1F
                                                                                                                                                                                     -
INPUT VOLTAGE (V)                6                                10mV                                                                                                                                        SIMULATED
                                                                                                                                                                                    -15V                          LOAD
                                                                                                                                                                         10k
                                 4

                                  2                                                                                                                                                                          100pF      2k

                                                                                                         FOLLOWER                                                                                     0.1F
                                  0

                                                                                                         INVERTING
                                 -2

                                 -4

                                 -6                               1mV                1mV                                                                                                    2k
                                                                                                                                                                                          0.05F
                                 -8                    10mV       10mV

                   -10                      2          4 6 8 1.0             2           4 6 8 10

                                 0.1

                                                              TIME (s)

                                 FIGURE 26A. SETTLING TIME vs INPUT VOLTAGE                                                                                              FIGURE 26B. TEST CIRCUIT (FOLLOWER)

                                                                                                                          5k

                                                                                                                    +15V

                                                                                5k                                            0.1F                                      SIMULATED
                                                                                200                                                                                          LOAD
                                                                                4.99k                                -
                                                                                                                     CA3240                                     100pF              2k
                                                                                                                     +
                                                                                                                              0.1F
                                                                                                                    -15V                  5.11k

                                                                                     D1                   SETTLING POINT
                                                                                1N914             D2
                                                                                                  1N914

                                                                                      FIGURE 26C. TEST CIRCUIT (INVERTING)
                                                                                 FIGURE 26. INPUT VOLTAGE vs SETTLING TIME

                                                              14
                                                    CA3240, CA3240A
Typical Performance Curves (Continued)

10K                                                           VS = 15V                                RL = 2k,                                                                                                                                    -75
           VS = 15V                                          TA = 25oC                                CL = 0pF                                                                                                                                    -90
INPUT CURRENT (pA)                                   100                         PHASE                                                                                                                                                             -105
1K                                                                                                                   OPEN LOOP VOLTAGE GAIN (dB)                                                                                                  -120
                                                                                                                                                                                                                          OPEN LOOP PHASE (DEGREES)80RL = 2k,-135
100                                                                              CL = 100pF                                                                                                                                                        -150
                                                      60
                                                                           GAIN
                                                      40

10

1                         0 20 40 60 80 100 120 140      20
-60 -40 -20                 TEMPERATURE (oC)
                                                           0
FIGURE 27. INPUT CURRENT vs TEMPERATURE                     101 102 103 104 105 106 107 108

                                                                                        FREQUENCY (Hz)

                                                     FIGURE 28. OPEN LOOP VOLTAGE GAIN AND PHASE vs
                                                                       FREQUENCY

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