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MC33110

器件型号:MC33110
厂商名称:Motorola ( NXP )
厂商官网:https://www.nxp.com
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器件描述

LOW VOLTAGE COMPANDER

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MC33110器件文档内容

Low Voltage Compander                                                                         Order this document by MC33110/D

   The MC33110 contains two variable gain circuits configured for                           MC33110
compressing and expanding the dynamic range of an audio signal. One
circuit is configured as an expander, while the other circuit can be configured             LOW VOLTAGE
as a compressor or expander. Each circuit has a full wave rectifier to provide               COMPANDER
average value information to a variable gain cell located in either the input
stage or the feedback path. An internal, temperature stable bandgap                          SEMICONDUCTOR
reference provides the necessary precision voltages and currents required.                    TECHNICAL DATA

   The MC33110 will operate from a supply voltage of 2.1 to 7.0 V, over a                            14
temperature range of 40 to 85C. The device is designed to accommodate                                          1
an 80 dB dynamic range from 60 dB to 20 dB, referenced to 100 mVrms.
                                                                                                      D SUFFIX
   Applications include cordless telephone, CB, walkietalkie, most voice                      PLASTIC PACKAGE
RF links, and any application where the signaltonoise ratio can be
improved by reducing the transmitted dynamic range. Other applications                               CASE 751A
include speakerphone and voice activated intercom, dictating machine,                                  (SO14)
standard telephone, etc.
                                                                                               14
   The MC33110 is packaged in a 14 pin DIP for throughthehole                                          1
applications and an SO14 surface mount.
                                                                                                      P SUFFIX
Operating Supply Voltage: 2.1 to 7.0 V                                                       PLASTIC PACKAGE
No Precision External Components Required
80 dB Dynamic Range Compressed to 40 dB, Reexpandable to 80 dB                                     CASE 646
Unity Gain Level: 100 mVrms
Adjustable Response Time
Ambient Operating Temperature: 40 to 85C
Temperature Compensated Reference
Applications Include Cordless Phone, CB Radio, Speakerphone, etc.

                                                                                            PIN CONNECTIONS

                Simplified Block Diagram                                                         Vref 1  14 VCC
                                                                                                  NC 2   13 NC
             3              Rectifier                             12                       Exp Filter 3  12 Comp Filter
2.2 F          4.7 k
                                                                                          Exp Output 4   11 Comp Output
   Exp 5                    Gain                                                           Exp Input 5   10 Comp Input
  Input         10 k                                                                                     9 Inv Input
                                                                                                   VB 6  8 Comp Feedback
     Exp. 4              10 k                                                                   Gnd 7
   Output                      + VB
                                         Rectifier                        2.2 F                         (Top View)
            14           Bias                              4.7 k  8
  VCC                      &
                                              Gain                11  2.0 F
    VB 6              Reference                            10 k
10 F                Generator                                       Comp
                                             
             7                         VB +                           Output
   Gnd
                                                         10 k     9 20 k 1.0 F           ORDERING INFORMATION

                                                                         20 k     Device          Operating          Package
                                                                  10 Comp                   Temperature Range

                                                                           Input  MC33110D  TA = 40 to 85C           SO14
                                                                                  MC33110P                           Plastic DIP

                                                                                  Motorola, Inc. 1998                   Rev 1

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                                 1
           Name              Pin                     MC33110
            Vref              1
             NC                                      PIN DESCRIPTION
     Expander Filter        2, 13
                              3                                                              Description
   Expander Output
     Expander Input           4         Normally this pin is not used and is left open. It can be used to make limited adjustments to
                              5         the 0 dB level. Any noise or leakage at this pin will affect the 0 dB level and gain tracking.
             VB
          Ground              6         No connection. These pins are not internally connected.
Compressor Feedback
                              7         Connect to an external capacitor to filter the full wave rectifier's output. This capacitor
     Inverting Input          8         affects attack and decay times, as well as low frequency accuracy.

   Compressor Input           9         Output of the expander amplifier.

  Compressor Output          10         The input impedance is nominally 3.2 k. Nominal signal range is 3.16 mVrms to
   Compressor Filter                    316 mVrms. Must be capacitor coupled to the signal source.
                             11
            VCC              12         An internal reference voltage, nominally VCC/2. This is an ac ground and must be well
                                        filtered to obtain high power supply rejection and low crosstalk.
                             14
                                        Connect to a clean power supply ground.

                                        Input to the compressor variable gain stage and rectifier. Normally the signal is supplied by
                                        the compressor's output (Pin 11). Input impedance is nominally 3.2 k.

                                        Inverting input to the compressor amplifier. Normally, this is connected to the compressor's
                                        output through a filtered dc feedback path.

                                        The input impedance is nominally 10 k. Nominal signal range is 100 Vrms to 1.0 Vrms.
                                        Must be capacitor coupled to the signal source.

                                        Output of the compressor amplifier.

                                        Connect to an external capacitor to filter the full wave rectifier's output. This capacitor
                                        affects attack & decay times, and low frequency accuracy.

                                        Power supply pin. Connect to a power supply providing between 2.1 V and 7.0 V. Nominal
                                        current consumption is 3.5 mA.

         Compressor                     Transfer Functions                                          Expander

          Rectifier                     Compression                     Expansion                                      RS
          Gain                                                                             Vin
                     R5 R6                20 dB 1.0 V          316 mV                           R2
                                                                                                R1
                                          10 dB                31.6 mV                               Gain                         Vout
                                           0 dB 100 mV          10 mV                                              VB
   Iref                          Vout                         3.16 mV                                                 +
            VB +                         10 dB                                                       Rectifier
                                        20 dB 10 mV                                                                        Iref

Vin R4                                  30 dB
                                        40 dB 1.0 mV
   +  Vout  R5 x R6 x Iref x Vin                                                                    + Vout  7.2 x R3 x Vin2
                   7.2 x R4             50 dB                                                             R1 x R2 x Iref
         +  0.3162 x Vin                60 dB 100 V
                                                                                                    + 10 x Vin2
                                           (Voltages are rms)

2                                                                       MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
                                                         MC33110

Rating
MAXIMUM RATINGS

VCC Supply Voltage    Symbol      Value                        Unit
High Input Voltage (Pin 5 & 10)
Low Input Voltage     VCC         12, 0.5                     Vdc
Output Source Current (Pin 4 & 11)VIH
Output Sink Current   VIL         VCC + 0.5                    Vdc
Junction TemperatureIO+
                                             IO         0.5                         Vdc
                                              TJ
                                                         SelfLimiting

                                                         20                           mA

                                                         65, 150                     C

NOTES: 1. Devices should not be operated at these values. The "Recommended Operating

Conditions" table provides conditions for actual device operation.

2. ESD data available upon request.

RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS                                    Symbol                  Min   Typ    Max    Unit

                                   Characteristic                   VCC                     2.1         7.0    Vdc

VCC Supply Voltage                                                 VIR                                         Vrms
                                                                                          0
Input Voltage Range                                                                                    1.0
     Compressor, 2.1 V < VCC < 7.0 V                                                      0
     Expander, VCC = 2.1 V                                                                              0.25
     Expander, 3.0 V < VCC < 7.0 V                                                        0
                                                                                                        0.316
Input Frequency
                                                                        Fin                 100         20 k   Hz
Output Load
     Compressor (Pin 11, VO = 100 mV)                                   RL                                      
     Expander (Pin 4, VO = 100 mV)                                                         300
                                                                                                        
Ambient Temperature                                                                       150
                                                                                                        
All limits are not necessarily functional concurrently.
                                                                        TA                  40         85     C

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, f = 1.0 kHz, unless otherwise noted, TA = 25C, see Figure 1)

                         Characteristic                             Symbol                  Min   Typ    Max    Unit

POWER SUPPLY

Power Supply Current                                                ICC                                         mA

    VCC = 5.0 V                                                                                  3.5    5.5
    VCC = 2.1 V
                                                                                                 3.3   

VB Voltage                                                              VB                                      Vdc
    VCC = 5.0 V
    2.1 V < VCC < 7.0 V                                                                     2.4   2.5    2.6

                                                                                                 VCC/2  

COMPRESSOR

0 dB Gain                                                           G(CO)                                                   dB
    Vin = 100 mVrms, Pin 1 = Open                                                                        1.5
                                                                                            1.5  0

Gain Tracking                                                           Gt                                      dB

    @ Vin = 1.0 Vrms, output relative to G(CO)                                              9.0   10     11
    @ Vin = 10 mVrms, output relative to G(CO)
    @ Vin = 1.0 mVrms, output relative to G(CO)                                                  10   
    @ Vin = 100 Vrms, output relative to G(CO)
                                                                                                 20   

                                                                                            31   30    29

Total Harmonic Distortion                                           THD                                         %
    Vin = 100 mVrms, f = 1.0 kHz                                                          0
                                                                                                  0.1    1.5

Power Supply Rejection                                              PSRR                                        dB
    f = 1.0 kHz, CVB = 10 F, Vin = 20 dB
                                                                                                 22     

Attack Time (Capacitor @ Pin 12 = 2.2 F)                           ta(C)                        6.0          ms

Decay Time (Capacitor @ Pin 12 = 2.2 F)                            td(C)                        20           ms

Input Impedance                                          Pin 10         Rin                      10           k

                                                         Pin 8                                   3.2   

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                                      3
                                                                MC33110

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, f = 1.0 kHz, unless otherwise noted, TA = 25C, see Figure 1)

                              Characteristic                            Symbol          Min             Typ                   Max         Unit
                                                                                                                                           mA
COMPRESSOR                                                                                                                                mVdc

Peak Output Current                                             Pin 11  Ipk                            0.3                                dB
                                                                                                                                            dB
Output Offset                                                           VOO
    Pin 11, with respect to Pin 6, NO SIGNAL                                                                                                %
    Change from NO SIGNAL to 1.0 Vrms at Input                                          150                   0              150           dB
                                                                                                                                           ms
                                                                                                              50                         ms
                                                                                                                                           k
EXPANDER                                                                                                                                   mA
                                                                                                                                          mVdc
0 dB Gain                                                               G(EO)
    (Vin = 100 mVrms, Pin 1 = open)                                                                                                         dB
                                                                                        1.5                   0              1.5
                                                                                                                                            dB
Gain Tracking                                                           Gt

    @ Vin = 316 mVrms, output relative to G(EO)                                         19              + 20                  21
    @ Vin = 31.6 mVrms, output relative to G(EO)
    @ Vin = 10 mVrms, output relative to G(EO)                                                          20                  
    @ Vin = 3.16 mVrms, output relative to G(EO)
                                                                                                        40                  

                                                                                        61             60                  59

Total Harmonic Distortion                                               THD
    Vin = 100 mVrms, f = 1.0 kHz
                                                                                                 0      0.06                  1.5

Power Supply Rejection (f = 1.0 kHz, CVB = 10 F)                       PSRR                                  37            

Attack Time (Capacitor @ Pin 3 = 2.2 F)                                ta(E)                                 19            

Decay Time (Capacitor @ Pin 3 = 2.2 F)                                 td(E)                                 20            

Input Impedance                                                 Pin 5   Rin                            3.2                  

Peak Output Current                                             Pin 4   Ipk                            1.0                  

Output Offset                                                           VOO
    Pin 4, with respect to Pin 6, NO SIGNAL
    Change from NO SIGNAL to 316 mVrms at Input                                         150                   0              150

                                                                                                              25            

MISCELLANEOUS

Gain (Pin 10 to Pin 4; Pin 11 capacitor coupled to Pin 5)               AV
    VCC = 7.0 V, Vin = 1.0 Vrms
    VCC = 3.0 V, Vin = 1.0 Vrms                                                         2.5                   0              2.5
    VCC = 2.1 V, Vin = 31.6 mVrms
                                                                                        2.5                   0              2.5
Channel Separation
    Expander to Compressor, output measured at Pin 11                                   2.5                   0              2.5
    Vin @ Pin 5 = 316 mVrms, f = 1.0 kHz
    Vin @ Pin 5 = 316 mVrms, f = 10 kHz                                 CS

    Compressor to Expander, output measured at Pin 4                                    43                     48            
    Vin @ Pin 10 = 1.0 Vrms, f = 1.0 kHz
    Vin @ Pin 10 = 1.0 Vrms, f = 10 kHz                                                                       68            

                                                                                        65              107                  

                                                                                                       114                  

                                                                Figure 1. Test Circuit

                     3                                                                              12

       2.2 F                               Rectifier                 Rectifier                                       2.2 F
                           5                                                              4.7 k     8
                              4.7 k
                  2 F                           Gain                Gain                                       1.0 F             Compressor
   Expander                                                                               10 k      11
                              10 k                                                                                                 Output
        Input                                      10 k                                                                      5.0 k
                                                                VB +
   Expander          4                                                                                                           3.0 F
                                               + VB                                       10 k                          1.0 F
   Output                                                                                           9   10 k
                                        Bias &
             5.0 k                    Reference                                                          10 k
                                      Generator                                                     10
   3.0 F

                                                            VB                                          2.0 F

                                  14          7          6                                                       Compressor
                                                                                                                 Input

                    VCC

                                      4.7 F 4.7 F

4                                                                                                       MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
                                                                                              MC33110

                                               Compressor                                                                                                            Expander

                       Figure 2. Compressor Transfer Characteristics                                                                         Figure 3. Expander Transfer Characteristics
                1000                                                                                                                1000

Vout , OUTPUT VOLTAGE (mVrms)                                                                                                   100 Vout , OUTPUT VOLTAGE (mVrms)
                               100

                                                                                                                                  10

                                10
                                                                                                                                 1.0

                               1.0  0.1  1.0       10                       100               1000                                                                 0.1  1.0            10         100                             1000

                                                   Vin, INPUT VOLTAGE (mVrms)                                                                                                          Vin, INPUT VOLTAGE (mVrms)

                                   Figure 4. Compressor Transfer Characteristics                                                                                         Figure 5. Expander Transfer Characteristics
                               10                                                                                                                                  20

Vout , OUTPUT VOLTAGE (dB)     0                                                                    Vout , OUTPUT VOLTAGE (dB)                                     0

                               10                                                                                                                                 20

                               20                                          0 dB = 100 mVrms                                                                       40                                          0 dB = 100 mVrms
                               30                                                                                                                                 60
                                         40       20                         0              +20                                                                            20           10                     0              +10
                                  60                                                                                                                                 30

                                                   Vin, INPUT VOLTAGE (dB)                                                                                                             Vin, INPUT VOLTAGE (dB)

                                  Figure 6. Power Supply Rejection (Compressor)                                                                                         Figure 7. Power Supply Rejection (Expander)
                               40                                                                                                                                  50

REJECTION (dB)                 30                                                                   REJECTION (dB)                                                 40 CVB = 220 F
                                     CVB = 220 F                                                                                                                        CVB = 100 F

                               20                                                                                                                                  30
                                     CVB = 100 F                                                                                                                         CVB = 47 F

                               10 CVB = 47 F                                                                                                                      20

                               0                          Pin 10 Input Signal = 0 mV                                                                                      CVB = 10 F             Pin 5 Input Signal = 0 mV
                                     CVB = 10 F          VCC = 5.0 V                                                                                              10                             VCC = 5.0 V

                               10  10   100       1.0 k                    10 k      100 k                                                                        0    10   100           1.0 k                10 k         100 k

                                                   f, FREQUENCY (Hz)                                                                                                                   f, FREQUENCY (Hz)

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                                                                                                                                        5
                                                                                                 MC33110

                                                            Compressor                                                                                                Expander

                                  Figure 8. Power Supply Rejection (Compressor)                                                             Figure 9. Power Supply Rejection (Expander)
                               40                                                                                                      50

REJECTION (dB)                 30                                                                       REJECTION (dB)                 40 CVB = 220 F
                                     CVB = 220 F                                                                                            CVB = 100 F

                               20                                                                                                      30
                                     CVB = 100 F                                                                                             CVB = 47 F

                               10 CVB = 47 F                                                                                          20

                               0                                   Pin 10 Input Signal = 20 dB                                        10 CVB = 10 F             Pin 5 Input Signal = 10 dB
                                     CVB = 10 F                   VCC = 5.0 V                                                                                    VCC = 5.0 V

                               10   10  100                       1.0 k   10 k                  100 k                                 0    10  100               1.0 k            10 k        100 k

                                                   f, FREQUENCY (Hz)                                                                                       f, FREQUENCY (Hz)

                                    Figure 10. Frequency Response (Compressor)                                                               Figure 11. Frequency Response (Expander)
                               1.0                                                                                                     11

OUTPUT RELATIVE TO INPUT (dB)  1.0                       Vin = 100 mVrms                               OUTPUT RELATIVE TO INPUT (dB)  9.0                        Vin = 316 mVrms

                               3.0                                                                                                    7.0

                               5.0                                                                                                    5.0

                               7.0                                                                                                    3.0

                               9.0                       Vin = 1.0 Vrms                                                                1.0                Vin = 100 mVrms
                               11                                                                                                     1.0
                                                   1.0 k                   10 k 20 k             100 k                                                     1.0 k                   10 k 20 k   100 k
                                   100                                                                                                     100

                                                   f, FREQUENCY (Hz)                                                                                       f, FREQUENCY (Hz)

                                   Figure 12. Frequency Response (Compressor)                                                                  Figure 13. Frequency Response (Expander)
                               60                                                                                                        0

OUTPUT RELATIVE TO INPUT (dB)  50                                                                       OUTPUT RELATIVE TO INPUT (dB)  10
                                                                                                                                                            Vin = 10 mVrms
                               40
                                                  Vin = 100 Vrms                                                                      20
                                                                                                                                                           Vin = 3.16 mVrms
                               30
                                                  Vin = 1.0 mVrms                                                                      30

                               20                                                                                                      40

                               10                                                                                                      50

                               0                                                                                                       60
                                                                                                                                          100
                               100                 1.0 k                   10 k 20 k             100 k                                                     1.0 k                   10 k 20 k   100 k

                                                   f, FREQUENCY (Hz)                                                                                       f, FREQUENCY (Hz)

6                                                                                                                                                          MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
                                                              MC33110

   Figure 14. Attack and Decay Times (Compressor)                                                                        Figure 15. Attack and Decay Times (Expander)
100                                                                                                                   100

80                                                                                                                    80

MILLISECONDS (ms)60                                                                                                   60
                                                                                                   MILLISECONDS (ms)
               Decay Time

40                                                                                                                    40

20                  Attack Time                                                                                       20

0                                                                                                                     0

    0     2.0  4.0          6.0                          8.0  10                                                          0  2.0         4.0  6.0               8.0                 10

               C, CAPACITANCE AT PIN 12 (F)                                                                                      C, CAPACITANCE AT PIN 3 (F)

    Figure 16. Attack and Decay Times (Compressor)                                                                    Figure 17. Attack and Decay Times (Expander)
                                           V1
                                                                   V1                                                                                V2

Output                                                             Output
                                                                   (Pin 4)
(Pin 11)       V2

   Input                                                            Input
(Pin 10)                                                           (Pin 5)

          Attack Time = Time to 63% of V1.                                                                                   Attack Time = Time to 63% of V1.
          Decay Time = Time to 63% of V2.                                                                                    Decay Time = Time to 63% of V2.

              Figure 18. Maximum Input Signal                                                                                       Figure 19. Channel Separation
3.0                                                                                                                   120

                                              Compressor                                                                                                    Compressor To Expander
2.0                                                                                                                   100
Vin, INPUT VOLTAGE (Vrms)
                                                                                                   SEPARATION (dB)    80

1.0                                                                                                                   60
                                               Expander
                                                                                                                      40
0                                                                                                                       100                   Expander To Compressor

2.0       3.0  4.0          5.0                          6.0  7.0                                                                 1.0 k            10 k 20 k                        100 k

               VCC, SUPPLY VOLTAGE (V)                                                                                            f, FREQUENCY (Hz)

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                                                                                          7
                                                                                MC33110

                                          Compressor                                                                                    Expander

                                    Figure 20. Compressor Gain Tracking                                                Figure 21. Expander Gain Tracking
                                                                                                                                 versus Temperature
                                       versus Temperature

                              1.0                                                                                 1.0

GAIN DRIFT versus +25C (dB)  0                                                     GAIN DRIFT versus +25C (dB)  0

                                       Shaded Area Depicts Typical Drift Range                                              Shaded Area Depicts Typical Drift Range
                                       100 Vrms  Vin  1 Vrms                                                               3.16 mVrms  Vin  316 mVrms

                              1.0                                                  1.0
                              40 20  0  20  40                     60         85                                40  20  0  20  40                     60         85

                                       TA, AMBIENT TEMPERATURE (C)                                                         TA, AMBIENT TEMPERATURE (C)

                                 Figure 22. Compressor THD versus Temperature                                          Figure 23. Expander THD versus Temperature
                              10                                                                                  20

THD DRIFT versus +25C (%%)   0                                                     THD DRIFT versus +25C (%%)   0

                              10                                                                                 20
                              40 20  0  20  40                     60         85                                40  20  0  20  40                     60         85

                                       TA, AMBIENT TEMPERATURE (C)                                                         TA, AMBIENT TEMPERATURE (C)

                                                                     FUNCTIONAL DESCRIPTION

Introduction                                                                        low level signals. The 0 dB level is internally set at 100
                                                                                    mVrms -- that is the signal level which is neither amplified
   The MC33110 compander (COMpressor and exPANDER)                                  nor attenuated. Both circuits contain the necessary precision
is composed of two variable gain circuits which provide                             full wave rectifier, variable gain cell, and temperature
compression and expansion of the signal dynamic range.                              compensated references required for accurate and stable
The compressor will take a signal with an 80 dB dynamic                             performance.
range (100 V to 1.0 Vrms), and reduce that to a 40 dB
dynamic range by attenuating strong signals, while                                  Note: All dB values mentioned in this data sheet, unless
amplifying low level signals. The expander does the opposite                        otherwise noted, are referred to 100 mVrms.
in that the 40 dB signal range is increased to a dynamic
range of 80 dB by amplifying strong signals and attenuating

8                                                                                                                              MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
              12                                          MC33110
2.2 F
                                                     Figure 24. Compressor
                                               Iref
                      VCC                                                                              4.7 k
              10
Input                                                               Rectifier      10 k                       8
                                                         IControl                            9
                                    10 k                   Gain

                                                                                                                       2.0 F

                                                                                                                  11

                                                     VB            +                                          20 k               Output
                                                                                                              R2       20 k
                                                                                                                       R1

                                                                                                                       1.0 F
                                                                                                                         C1

Compressor                                                            and capacitor C1 are added to provide DC stability. The pole

   The compressor is an operational amplifier with a fixed            formed by R1, R2 and C1 should have a pole frequency no
input resistor and a variable gain cell in its feedback path as
shown in Figure 24.                                                   more than 1/10th of the lowest frequency of interest. The pole

   The amplifier output is sampled by the precision rectifier         frequency is calculated from:
which, in turn, supplies a DC signal (IControl), representative
of the rectifier's AC signal, to the variable gain cell. The                   + ) f
reference current (Iref) is an internally generated precision                          R1 R2                                   (Equation 3)
current. The effective impedance of the variable gain cell
varies with the ratio of the two currents, and decreases as                        2p x R1 R2 C3
IControl increases, thereby providing compression. The output
is related to the input by the following equation:                    for the component values shown, the pole frequency is
                                                                       16 Hz.
Vout = 0.3162 x Vin                                  (Equation 1)
                                                                         Likewise, the capacitor between Pins 11 and 8 should be
In terms of dB levels, the relationship is:                           selected such that, in conjunction with the input impedance at
                                                                      Pin 8 ( 3200 , 20%), the resulting pole frequency is no
                                                                      more than 1/10 of the lowest frequency of interest. With the
                                                                      components shown, the pole frequency is < 30 Hz. This pole
                                                                      frequency is calculated from:

Vout(dB) = 0.5 x Vin(dB)                             (Equation 2)              +f          1                                   (Equation 4)

                                                                                   2p x 3.2 k x C

where 0 dB = 100 mVrms (see Figure 2 and 4).                             The output of the rectifier is filtered by the capacitor at
                                                                      Pin 12, which, in conjunction with an internal 10 k resistor,
   The inputs and output are internally biased at VB (VCC/2),         provides the time constant for the attack and decay times.
and must therefore be capacitor coupled to external circuitry.        Figure 14 and 16 indicate how the times vary with the
Pin 10 input impedance is nominally 10 k ( 20%), and the             capacitor value. The attack time for the compressor is always
maximum functional input signal is shown in Figure 18. Bias           faster than the decay time due to the fact that the rectifier is
                                                                      fed from the output rather than the input. Since the output is
currents required by the op amp and the variable gain cell are        initially larger than expected (immediately after the input has
                                                                      increased), the external capacitor is charged more quickly
internally supplied. Due to clamp diodes at the input (to VCC         during the initial part of the time constant. When the input is
and ground), the input signal must be maintained between              decreased, the time constant is closer to that calculated by
                                                                      t = RC. If the attack and decay times are decreased by using
the supply rails. If the input signal goes more than 0.5 V            a smaller capacitor, performance at low frequencies will
                                                                      degrade.
above VCC or below ground, excessive currents will flow and
distortion will show up at the output.

   When no AC signals are present at the input, the variable

gain cell will attempt to set such a high gain that the circuit

may be come unstable. For this reason resistors R1 and R2,

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                                               9
                                                                  MC33110

                                                              Figure 25. Expander

                                             4.7 k                                                                3  2.2 F
                                                  10 k                                           10 k
                          VCC                           Iref      Rectifier
                  5
    Input                                                                          IControl

                                                                   Gain                            4
                                                                                                                 Output

                                                                                             VB  +

Expander                                                          at the input (to VCC and ground), the input signal must be
                                                                  maintained between the supply rails. If the input signal goes
   The expander is an operational amplifier with a fixed          more than 0.5 V above VCC or below ground, excessive
feedback resistor and a variable gain cell in its input path as   currents will flow, and distortion will show up at the output.
shown in Figure 25.
                                                                     The output of the rectifier is filtered by the capacitor at
   The input signal is sampled by the precision rectifier         Pin 3, which, in conjunction with an internal 10 k resistor,
which, in turn, supplies a dc signal (IControl), representative   provides the time constant for the attack and decay times.
of the ac input signal, to the variable gain cell. The reference  Figure 15 and 17 indicate how the times vary with the
current (Iref) is an internally generated precision current. The  capacitor value. If the attack and decay times are decreased
effective impedance of the variable gain cell varies with the     by using a smaller capacitor, performance at low frequencies
ratio of the two currents, and decreases as IControl increases,   will degrade.
thereby providing expansion. The output is related to the
input by the following equation:                                  Power Supply

Vout = 10 x (Vin)2                           (Equation 5)            The MC33110 requires a power supply voltage between
                                                                  2.1 V and 7.0 V, and a nominal current of 3.5 mA. The supply
In terms of dB levels, the relationship is:                       voltage should be well filtered and free of ripple. A minimum
                                                                  of 4.7 F in parallel with a 0.01 F capacitor is recommended
Vout(dB) = 2.0 x Vin(dB)                     (Equation 6)         for filtering and RF bypass.

where 0 dB = 100 mVrms (see Figure 3 and 5).                         VB (Pin 6) is an internally generated mid supply reference,
   The inputs and output are internally biased at VB(VCC/2),      and is used internally as an ac ground. The external capacitor
                                                                  at Pin 6 filters this voltage, and its value affects the power
and must therefore be capacitor coupled to external circuitry.    supply noise rejection as shown in Figures 6 through 9. This
The input impedance at Pin 5 is nominally 3.2 k (20%),           reference voltage may be used to bias external circuitry as
and the maximum functional input signal is shown in               long as the current draw is limited to <10 A.
Figure 18. Bias currents required by the op amp and the
variable gain cell are internally supplied. Due to clamp diodes

10                                                                                               MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
                                       MC33110

                            APPLICATIONS INFORMATION

SignaltoNoise Improvement                                        system transmitter and receiver. The MC33110 was
                                                                   designed for a twotoone compression and expansion, i.e.
   Among the basic reasons for the original development of         an 80 dB dynamic signal is compressed to a 40 dB dynamic
compander type circuits was to improve the signaltonoise         range, transmitted to the receiving end and then expanded
ratio of long distance telecom circuits, and of voice circuits     back to an 80 dB dynamic range.
which are transmitted over RF links (CBs, walkietalkies,
cordless phones, etc.). Since much of the noise heard at the          The MC33110 compander is not limited to RF or long
receiving end of a transmission is due to noise picked up, for     distance telephony applications. It can be used in any system
example, in the airway portion of the RF link, the compressor      requiring an improved signaltonoise ratio such as
was developed to increase the lowlevel signals at the             telephones, speakerphones, tape recorders, digital
transmitting end. Then any noise picked in the RF link would       recording, and many others.
be a smaller percentage of the transmitted signal level. At the
receiving end, the signal is then expanded back to its original    Second Expander
level, retaining the same high signaltonoise ratio. While the       Should the application require it, the MC33110 can be
above explanation indicates it is not necessary to attenuate
strong signals (at the transmitting end), a benefit of doing this  configured as two expanders by reconfiguring the
is the reduced dynamic range which must be handled by the          compressor side as shown in Figure 26.

                                       Figure 26. Second Expander

                 4.7 k                                                                        12

                                       Rectifier                                              9    2.2 F
                                                                                                  Output
                                                                          IControl      10 k  10

              8             10 k                                    Gain               
Input                            Iref

                                                                                              11

                                                                                    VB  +

                                       This circuit will provide the same performance as
                                       the expander at Pins 3 through 5.

Power Supplies, Grounding                                          three terminal regulator (MC78L05ACP), with appropriate
                                                                   high frequency filtering, should be used and dedicated to the
   The PC board layout, the quality of the power supplies and      analog portion of the circuit.
the ground system at the IC are very important in order to
obtain proper operation. Noise, from any source, coming into          The ripple content of the supply should not allow its
the device on VCC or ground, can cause a distorted output, or      magnitude to exceed the values in the Recommended
incorrect gain level.                                              Operating Conditions table.

   VCC must be decoupled to the appropriate ground at the             The PC board tracks supplying VCC and ground to the
IC (within 1 max) with a 4.7 F capacitor and a 0.01 F            MC33110 should preferably not be at the tail end of the bus
ceramic. A tantalum capacitor is recommended for the larger        distribution, after passing through a maze of digital circuitry.
value if very high frequency noise is present since electrolytic   The analog circuitry containing the MC33110 should be close
capacitors simply have too much inductance at those                to the power supply, or the connector where the supply
frequencies. The quality of the power supply voltage should        voltages enter the board. If VCC is supplying considerable
be checked at the IC with a high frequency scope. Noise            current to other parts of the board, then it is preferable to
spikes (always present if digital circuits are near this IC) can   have dedicated lines from the supply or connector directly to
easily exceed 400 mV, and if they get into the IC, the output      the MC33110 and associated circuitry.
can have noise or distortion. Noise can be reduced by
inserting resistors and/or inductors between the supply and        PC Board Layout
the IC.
                                                                      Although this device is intended for use in the audio
   If switching power supplies are used, there will usually be     frequency range, the amplifiers have a bandwidth of
spikes of 0.5 V or greater at frequencies of 50 kHz to             300 kHz, and can therefore oscillate at frequencies outside
1.0 MHz. These spikes are generally more difficult to reduce       the voiceband should there be excessive stray capacitance
because of their greater energy content. In extreme cases, a       or other unintended feedback loops. A solid ground plane is

MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                 11
    MC33110

strongly recommended to minimize coupling of any digital            in the design of the product to keep RF signals out of the
noise into the analog section. Use of wire wrapped boards           MC33110 and associated circuitry. This involves proper
should definitely be avoided.                                       layout of the PC boards, the physical arrangement of the
                                                                    boards, shielding, proper RF ground, etc.
   Since many applications of the MC33110 compander
involve voice transmission over RF links, care must be taken

    GLOSSARY

Attack Time -- The settling time for a circuit after its input      dBrn -- Indicates a dBm measurement relative to 1.0 pW
signal has been increased.                                          power level into 600 . Generally used for noise
                                                                    measurements, 0 dBrn = 90 dBm.
Attenuation -- A decrease in magnitude of a
communication signal, usually expressed in dB.                      dBrnC -- Indicates a dBrn measurement using a
                                                                    Cmessage weighting filter.
Bandwidth -- The range of information carrying frequencies
of a communication system.                                          Decay Time -- The settling time for a circuit after its input
                                                                    signal has been decreased.
Channel Separation -- The ability of one circuit to reject
outputting signals which are being processed by another             Expander -- A circuit which expands or increases the
circuit. Also referred to as crosstalk, it is usually expressed in  dynamic range of a signal by amplifying strong signals and
dB.                                                                 attenuating low level signals.

Compander -- A contraction of the words compressor and              Gain -- The change in signal amplitude (increase or
expander. A compander is composed of two circuits, one of           decrease) after passing through an amplifier, or other circuit
each kind.                                                          stage. Usually expressed in dB, an increase is a positive
                                                                    number and a decrease is a negative number.
Compressor -- A circuit which compresses or reduces the
dynamic range of a signal by attenuating strong signals and         Power Supply Rejection Ratio -- The ability of a circuit to
amplifying low level signals.                                       reject outputting noise, or ripple, which is present on the
                                                                    power supply lines. PSRR is usually expressed in dB.
dB -- A power or voltage measurement unit, referred to
another power or voltage. It is generally computed as:              SignaltoNoise Ratio -- The ratio of the desired signal to
                                                                    unwanted signals (noise) within a defined frequency range.
   10 x log (P1/P2) for power measurements, and                     The larger the number, the better.
   20 x log (V1/V2) for voltage measurements.
                                                                    Voiceband -- That portion of the audio frequency range
dBm -- An indication of signal power. 1.0 mW across 600             used for transmission across the telephone system.
or 0.775 V rms, is typically defined as 0 dBm for telecom           Typically, it is 300 to 3400 Hz.
applications. Any voltage level is converted to dBm by:

   dBm = 20 x log (Vrms/0.775), or
   dBm = [20 x log (Vrms)] + 2.22.

12                                                                  MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA
                                                          MC33110

                                                       OUTLINE DIMENSIONS

                     A                                                 D SUFFIX         NOTES:
                                                                  PLASTIC PACKAGE           1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
         14                                                                                     Y14.5M, 1982.
          1                                                           CASE 751A-03          2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETER.
                                                                          (SO14)           3. DIMENSIONS A AND B DO NOT INCLUDE
                                                                          ISSUE F               MOLD PROTRUSION.
                                                                                            4. MAXIMUM MOLD PROTRUSION 0.15 (0.006)
                                        8                                                       PER SIDE.
                                                                                            5. DIMENSION D DOES NOT INCLUDE DAMBAR
                                           B P 7 PL                                           PROTRUSION. ALLOWABLE DAMBAR
                                                                                                PROTRUSION SHALL BE 0.127 (0.005) TOTAL
                                        7              0.25 (0.010) M B M                       IN EXCESS OF THE D DIMENSION AT
                                                                                                MAXIMUM MATERIAL CONDITION.

         G                                                                                      MILLIMETERS  INCHES

                                                    C  R X 45 _                        F     DIM MIN MAX MIN MAX

                                                                                             A 8.55 8.75 0.337 0.344

                                                                                             B 3.80 4.00 0.150 0.157

                                                                                             C 1.35 1.75 0.054 0.068

T                                                                                          D 0.35 0.49 0.014 0.019

                                                                      M             J        F 0.40 1.25 0.016 0.049

SEATING                   D 14 PL                K                                           G  1.27 BSC     0.050 BSC
PLANE
                                                                                             J 0.19 0.25 0.008 0.009
                            0.25 (0.010) M T B S A S
                                                                                             K 0.10 0.25 0.004 0.009

                                                                                             M 0_ 7_ 0_ 7_

                                                                                             P 5.80 6.20 0.228 0.244

                                                                                             R 0.25 0.50 0.010 0.019

                                                              P SUFFIX                    NOTES:
                                                       PLASTIC PACKAGE                      1. LEADS WITHIN 0.13 (0.005) RADIUS OF TRUE
                                                                                                POSITION AT SEATING PLANE AT MAXIMUM
                                                           CASE 64606                          MATERIAL CONDITION.
                                                              ISSUE M                       2. DIMENSION L TO CENTER OF LEADS WHEN
                                                                                                FORMED PARALLEL.
         14                          8                                                      3. DIMENSION B DOES NOT INCLUDE MOLD
                                                                                                FLASH.
         1                                    B                                             4. ROUNDED CORNERS OPTIONAL.

                         A           7
                         F
                                                                                                INCHES    MILLIMETERS

                                                                                          DIM MIN MAX MIN MAX

                                                                                          A 0.715 0.770 18.16 19.56

                                                       L                                  B 0.240 0.260 6.10 6.60

                                                                                          C 0.145 0.185 3.69 4.69

                                                                                          D 0.015 0.021 0.38 0.53

                                                 C                                        F 0.040 0.070 1.02 1.78

                                                                                          G 0.100 BSC     2.54 BSC

                                                                                          H 0.052 0.095 1.32 2.41

                                        N                 J                               J 0.008 0.015 0.20 0.38

                                                                                          K 0.115 0.135 2.92 3.43

                                        SEATING     K                                     L  0.300 BSC    7.62 BSC
                                        PLANE
     H   G                           D                 M                                  M 0_ 10_ 0_ 10_

                                                                                          N 0.015 0.039 0.39 1.01

Motorola reserves the right to make changes without further notice to any products herein. Motorola makes no warranty, representation or guarantee regarding
the suitability of its products for any particular purpose, nor does Motorola assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and
specifically disclaims any and all liability, including without limitation consequential or incidental damages. "Typical" parameters which may be provided in Motorola
data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including "Typicals"
must be validated for each customer application by customer's technical experts. Motorola does not convey any license under its patent rights nor the rights of
others. Motorola products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other
applications intended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the Motorola product could create a situation where personal injury
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MOTOROLA RF/IF DEVICE DATA                                                                                             MC3311130/D
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