ST LM2904W User Manual

ST LM2904W User Manual

LM2904W

Low power dual operational amplifier

Features

Internally frequency compensated

Large DC voltage gain: 100 dB

Wide bandwidth (unity gain): 1.1 MHz (temperature compensated)

Very low supply current/op (500 µA per channel)

Low input bias current: 20 nA (temperature compensated)

Low input offset current: 2 nA

Input common-mode voltage range includes negative rail

Differential input voltage range equal to the power supply voltage

Large output voltage swing 0V to (VCC+ - 1.5 V)

ESD internal protection: 2 kV

Description

This circuit consists of two independent, high gain, internally frequency compensated operational amplifiers, designed specifically for automotive and industrial control system. It operates from a single power supply over a wide range of voltages. The low power supply drain is independent of the magnitude of the power supply voltage.

Application areas include transducer amplifiers, DC gain blocks and all the conventional op-amp circuits which now can be more easily implemented in single power supply systems. For example, these circuits can be directly supplied from standard +5 V which is used in logic systems and will easily provide the required interface electronics without requiring any additional power supply.

In linear mode the input common-mode voltage range includes ground and the output voltage can

Datasheet — production data

N

DIP8

(Plastic package)

D

SO-8

(Plastic micropackage)

P

TSSOP8

(Thin shrink small outline package)

Pin connections (top view)

also swing to ground, even though operated from a single power supply.

July 2012

Doc ID 9893 Rev 10

1/20

This is information on a product in full production.

www.st.com

Schematic diagram

LM2904W

 

 

1 Schematic diagram

Figure 1. Schematic diagram (1/2 LM2904W)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Doc ID 9893 Rev 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LM2904W

Absolute maximum ratings and operating conditions

 

 

2 Absolute maximum ratings and operating conditions

Table 1.

Absolute maximum ratings (AMR)

 

 

Symbol

Parameter

Value

Unit

 

 

 

 

VCC

Supply voltage (1)

+32

V

Vid

Differential input voltage(2)

-0.3V to VCC + 0.3

V

Vin

Input voltage

-0.3V to VCC + 0.3

V

 

Output short-circuit duration(3)

Infinite

s

Iin

Input current (4)

50

mA

Tstg

Storage temperature range

-65 to +150

°C

Tj

Maximum junction temperature

150

°C

 

Thermal resistance junction to ambient(5)

 

 

Rthja

SO-8

125

°C/W

TSSOP8

120

 

 

 

DIP8

85

 

 

 

 

 

 

Thermal resistance junction to case(5)

 

 

Rthjc

SO-8

40

°C/W

TSSOP8

37

 

 

 

DIP8

41

 

 

 

 

 

Tstg

Storage temperature range

-65 to +150

°C

 

HBM: human body model(6)

2000

 

ESD

MM: machine model(7)

200

V

 

CDM: charged device model(8)

1500

 

1.All voltage values, except differential voltage are with respect to network ground terminal.

2.Differential voltages are the non-inverting input terminal with respect to the inverting input terminal.

3.Short-circuits from the output to VCC can cause excessive heating if VCC+ > 15 V. The maximum output current is approximately 40 mA, independent of the magnitude of VCC. Destructive dissipation can result from simultaneous shortcircuits on all amplifiers.

4.This input current only exists when the voltage at any of the input leads is driven negative. It is due to the collector-base junction of the input PNP transistor becoming forward biased and thereby acting as input diode clamps. In addition to this diode action, there is also NPN parasitic action on the IC chip. This transistor action can cause the output voltages of the

Op-amps to go to the VCC voltage level (or to ground for a large overdrive) for the time during which an input is driven negative. This is not destructive and normal output is restored for input voltages above -0.3 V.

5.Short-circuits can cause excessive heating and destructive dissipation. Rth are typical values.

6.Human body model: 100 pF discharged through a 1.5 kΩ resistor between two pins of the device, done for all couples of pin combinations with other pins floating.

7.Machine model: a 200 pF cap is charged to the specified voltage, then discharged directly between two pins of the device with no external series resistor (internal resistor < 5 Ω), done for all couples of pin combinations with other pins floating.

8.Charged device model: all pins plus package are charged together to the specified voltage and then discharged directly to the ground.

Doc ID 9893 Rev 10

3/20

Absolute maximum ratings and operating conditions

 

 

LM2904W

 

 

 

 

 

Table 2.

Operating conditions

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

 

Parameter

Value

Unit

 

 

 

 

VCC

Supply voltage

3 to 30

V

 

Common mode input voltage range

V

+ - 1.5

 

Vicm

 

 

T

T

CC

V

T

min

V

+ - 2

 

 

amb

max

 

CC

 

Toper

Operating free-air temperature range

-40 to +125

°C

4/20

Doc ID 9893 Rev 10

LM2904W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Electrical characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

Electrical characteristics

 

 

 

 

 

 

Table 3.

 

V

 

+ = 5V, V

 

-

= Ground, V = 1.4V, T

= 25°C (unless otherwise specified)

 

 

 

 

 

CC

 

 

CC

O

 

amb

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

 

 

 

 

 

 

Parameter

 

 

 

Min.

Typ.

Max.

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vio

Input offset voltage (1)

 

 

 

 

2

7

 

mV

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DVio

Input offset voltage drift

 

 

 

 

7

30

 

µV/°C

Iio

Input offset current

 

 

 

 

 

2

30

 

nA

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DIio

Input offset current drift

 

 

 

 

10

300

 

pA/°C

Iib

Input bias current (2)

 

 

 

 

 

20

150

 

nA

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Large signal voltage gain

 

 

 

 

 

 

 

 

A

vd

V

CC

+= +15V, R =2kΩ, V =1.4V to 11.4V

 

 

 

50

100

 

 

V/mV

 

 

 

L

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

Supply voltage rejection ratio

 

 

 

 

 

 

 

 

SVR

RS ≤10kΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

65

100

 

 

dB

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

65

 

 

 

 

 

 

Supply current, all Amp, no load

 

 

 

 

 

 

 

 

ICC

VCC = +5V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.7

1.2

 

mA

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax, VCC = +30V

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Common-mode rejection ratio

 

 

 

 

 

 

 

 

CMR

RS = 10kΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

70

85

 

 

dB

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

60

 

 

 

 

Isource

Output short-circuit current

 

 

 

20

40

60

 

mA

V

CC

+ = +15V, V

 

 

= +2V, V = +1V

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

id

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Output sink current

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Isink

VO = 2V, VCC+ = +5V

 

 

 

10

20

 

 

mA

 

 

VO = +0.2V, VCC+ = +15V

 

 

 

12

50

 

 

µA

 

 

High level output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VCC+ = + 30V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VOH

RL = 2kΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

V

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

26

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RL = 10kΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

27

28

 

 

 

 

 

Low level output voltage

 

 

 

 

 

 

 

 

VOL

RL = 10kΩ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

20

 

mV

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

Slew rate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SR

V

CC

+ = 15V, V

in

= 0.5 to 3V, R = 2kΩ, C

L

= 100pF, unity gain

0.3

0.6

 

 

V/µs

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

Doc ID 9893 Rev 10

5/20

Electrical characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LM2904W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 3.

 

V

+

= 5V, V

- = Ground, V

= 1.4V, T

 

 

= 25°C (unless otherwise specified)

 

 

 

 

CC

 

 

 

CC

 

 

 

O

amb

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Parameter

 

 

 

 

Min.

Typ.

Max.

 

Unit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GBP

Gain bandwidth product

 

 

 

 

 

 

 

0.7

1.1

 

 

MHz

f = 100kHz, V

 

+

= 30V, V

 

= 10mV, R = 2kΩ, C

 

= 100pF

 

 

 

 

in

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CC

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

Total harmonic distortion

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THD

f = 1kHz, AV = 20dB, RL = 2kΩ,

 

 

 

 

 

0.02

 

 

%

 

V

o

= 2V

, C

L

= 100pF, V

 

+ = 30V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pp

 

 

 

CC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

en

Equivalent input noise voltage

 

 

 

 

 

55

 

 

nV/Hz

f = 1kHz, R

= 100Ω, V

 

+ = 30V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

CC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VO1/VO2

Channel separation (3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

dB

1kHz ≤ f ≤ 20kHz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.VO = 1.4 V, RS = 0 Ω, 5 V < VCC+ < 30 V, 0 V < Vic < VCC+ - 1.5 V

2.The direction of the input current is out of the IC. This current is essentially constant, independent of the state of the output, so there is no change in the loading charge on the input lines.

3.Due to the proximity of external components, ensure that stray capacitance does not cause coupling between these external parts. Typically, this can be detected because this type of capacitance increases at higher frequencies.

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Doc ID 9893 Rev 10

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