TPF111 [3PEAK]
Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver;
| 型号： | TPF111 |
| 厂家： | 
3PEAK |
| 描述： | Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver |
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TPF111/TPF111U
Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver
特性
产品描述
TPF111 是一款专门针对消费类应用而设计的低成
本视频重构滤波器，它将卓越的视频指标与低功耗
单通道 SDTV 视频放大
6th-order Butterworth 低通视频重构滤波器：
进行完美结合, 非常适合便携式视频滤波应用。该滤
波器是一个六阶 Butterworth 滤波放大器，适合用于
DAC 重构滤波或者 ADC 抗混叠滤波。-3dB 衰减频
率为 9MHz 的滤波器，使该器件成为包括 NTSC 和
PAL 在内的标清视频应用的理想选择。
TPF111 的动态范围满足要求最严苛的视频系统所
需，其输入可灵活使用交流耦合或直流耦合。片上
集成优化的 Transparent Sync-tip Clamp 电路，交流耦
合输入时钳位电路将 CVBS、Y' 或 RGB 信号的同步
电平固定在 40mV，上拉电阻可以将无同步信号的
Pb'、Pr' 信号偏置；同时，片上 Level Shifter 电路将
信号整体抬升 80mV，由此可以使视频信号无失真的
通过器件。直流耦合输入时片上 Level Shifter 工作，
以允许完整的同步动态范围信号干净的通过该器件。
TPF111 适合用于视频信号的各种输出缓冲应用，它
提供 6dB 增益 (2V/V)，支持轨至轨输出，支持交流
或直流线路驱动。
TPF111 具备优化的高性能静电防护及浪涌保护，非
常适合用于机顶盒等设备的视频输出驱动以保护系
统的主板器件。
TPF111 采用 +2.85V 至 +5.5V 单电源供电，静态电
流低至 3.85mA，非常适合用于低功耗或功率敏感的
USB 供电或电池供电应用。
TPF111-C 采用 5-引脚 SC70 封装，TPF111-S 采用
8-引脚 SOIC 封装，工作温度范围为 −40° C 至
+85° C 工业温度范围。
-3dB带宽 9MHz，阻带抑制 57.2dB (27MHz)
多样化的输入偏置电路：
-
-
-
DC-耦合时提供80-mV电平移位
AC-耦合时提供透明钳位及80-mV电平移位
允许AC-耦合时带DC-偏置
极低静态电流：3.85mA（典型值）
压摆率：38V/µ s
6dB 增益(2V/V)，轨至轨输出
允许交流或直流耦合输出，允许驱动 2 路视频
线路或驱动 75Ω
宽电压范围：+2.85V 至 +5.5V 单电源
优化的高性能ESD保护及浪涌保护：
-
HBM 8KV, CDM 2KV
绿色产品，小型 SC70 封装
应用
视频信号放大
机顶盒视频输出驱动
PVR、DVD 媒体播放器的视频缓冲
USB供电、便携式设备的视频信号放大缓冲
高清电视机
设计支持
AN-1201: TPF1xx系列产品应用指南
功能方框图
TPF111
+Vs
80mV
Level
Shift
gm
Video
Output
Video
Input
6dB
LPF
Sync-Tip Clamp
(DC Restore)
6-Pole
9-MHz
+Vs
GND
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TPF111/TPF111U
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样片或购买信息
型号
产品标示
工作温度范围
封装形式
包装、数量
F1YW (1)
TPF111
F1UYW (1)
-40 to 85°C
-40 to 85°C
-40 to 85°C
-40 to 85°C
5-Lead SC70
8-Lead SOIC
5-Lead SC70
8-Lead SOIC
Tape and Reel, 3,000pcs
Tape and Reel, 4,000pcs
Tape and Reel, 3,000pcs
Tape and Reel, 4,000pcs
TPF111-CR
TPF111-SR
TPF111U-CR
TPF111U-SR
TPF111U
Note: (1). ‘YW’ is date coding scheme. 'Y' stands for calendar year, and 'W' stands for single workweek coding scheme.
引脚排列 （俯视图）
1
2
3
5
4
1
2
3
4
8
7
6
5
1
2
3
5
4
1
2
3
4
8
7
6
5
GND
GND
VIN
VIN
N/C
VIN
GND
+Vs
VOUT
VIN
+Vs
VOUT
+Vs
N/C
N/C
VOUT
N/C
TPF111
5-Pin SC70
(-C Suffix)
TPF111U
5-Pin SC70
(-C Suffix)
TPF111
8-Pin SOIC
(-S Suffix)
TPF111U
8-Pin SOIC
(-S Suffix)
N/C
GND
N/C
GND N/C
+Vs
N/C
VOUT
GND
引脚功能表
SC70 引脚序号 SOIC 引脚序号
引脚名称
功能
3 / 1
1 / 1
2, 4, 5, 6
/ 2, 3, 6, 7
VIN
Video Input
No Connect
Ground
N/C
1, 2 / 2, 4
5 / 3
3 / 5
7 / 4
8 / 8
GND
+VS
Positive Power Supply
Filtered Video Output
4 / 5
VOUT
绝对最大额定参数*
参数
值
6.0
单位
供电电压，VDD 至 GND
V
功率损耗，TA = 25°C，5-Lead SC70
功率损耗，TA = 25°C，8-Lead SOIC
输入电压
300(1)
800(1)
PD
mW
VIN
IO
VDD + 0.3V to GND - 0.3V
输出短路电流
65
mA
°C
TJ
最大结点温度，任何环境
供电时的环境温度范围
存储温度范围
150
TA
–45 to 85
–65 to 150
300
°C
°C
°C
TSTG
TL
引线温度范围 (Soldering 10 sec)
430(2)
130(2)
5-Lead SC70 耐热性
8-Lead SOIC 耐热性
θJA
°C/W
(1) This data was taken with the JEDEC low effective thermal conductivity test board.
(2) This data was taken with the JEDEC standard multilayer test boards.
* 注意： 如果器件运行条件超过上述各项绝对最大额定值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅是允许条件的极大值，我们
不建议使器件运行在该条件下或在技术规范以外的条件下运行。这只是强调的额定值，不涉及器件在这些或任何其他条件下超出本
技术规格指标的功能性操作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性。
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静电放电保护 (ESD, Electrostatic Discharge Protection)
Minimum
Symbol
Parameter
Condition
Unit
Level
HBM
CDM
Human Body Model ESD
MIL-STD-883H Method 3015.8
8
2
kV
kV
Charged Device Model ESD JEDEC-EIA/JESD22-C101E
电气特性 除非另有说明，否则 VDD = 3.3V，TA = +25° C，RL = 150Ω 至 GND。
符号
输入电气特性
VDD
参数说明
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
电源电压范围
2.85
5.5
4.85
6.25
+40
V
VDD = 3.3V, VIN = 500mV, no load
VDD = 5.0V, VIN = 500mV, no load
IIN = -100A
3.85
5.00
0
mA
mA
mV
mA
μA
IDD
静态电流(IQ) (1)
VCLAMP
Input Voltage Clamp
Clamp Charge Current
Clamp Discharge Current
输入阻抗
-40
-1.5
1.5
0.5
ICLAMP-CHG
ICLAMP-DCHG
RIN
VIN = VCLAMP - 200mV
VIN = 500mV
-1.7
2.0
3
5.1
0.5V < VIN < 1.0V
MΩ
VIN=0.5V, 1V and 2V
RL = 150Ω to GND
(1)
AV
电压增益
5.9
53
6.01
6.025
124
dB
VOLS
VOH
VOL
Output Level Shift Voltage
Output Voltage High Swing
Output Voltage Low Swing
VIN = 0V, no load, input referred
VIN = 3V, RL = 150Ω to GND
VIN = -0.3V, RL =75Ω
80
3.18
0.05
61
mV
V
V
ΔVDD = 3.3V to 3.6V
dB
dB
mA
mA
PSRR
ISC
直流电源电压抑制比
输出短路电流
ΔVDD = 5.0V to 5.5V, 50Hz, VIN=0.7V
VIN =2V, output to GND through 10Ω
VIN=100mV, output short to VDD
67
65
65
交流电气特性
f-1dB
-1dB 带宽
RL=150Ω
MHz
MHz
dB
%
7.6
7.8
8.2
9
9.1
10.5
73.6
0.8
f-3dB
-3dB 带宽
RL=150Ω
Att27MHz
dG
Stop Band Attenuation
微分增益
f = 27MHz
38.2
-0.1
-1.1
0.03
57.2
0.4
0.7
0.1
5.4
Video input range 1V
Video input range 1V
f=1MHz, VOUT=1.4VPP
f = 100kHz, 5MHz
dP
微分相位
1.1
°
THD
D/DT
总谐波失真
Group Delay Variation
0.2
%
Ns
Maximum delay from input to output:
100kHz to 4.43MHz
tPD
Propagation Delay
54
65
80
127
0.4
Ns
SNR
信噪比
f= 100kHz to 4.43MHz
69
1.5
0.18
5
dB
Ω
ROUT_AC
CLG
输出阻抗
f = 4.2MHz
Chroma-Luma-Gain
Chroma-Luma-Delay
400kHz to 3.58MHz and 4.43MHz
400kHz to 3.58MHz and 4.43MHz
dB
ns
CLD
Note: (1). 100% tested at TA=25°C.
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典型工作特性曲线 除非另有说明，否则 VDD = 3.3V, RL = 150Ω 至 GND。
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
5
4
3
2
1
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
-1
-2
-3
-4
-5
-0.1dB@7MHz
-3dB@9MHz
VDD=3.3V
RL=150Ω
CL=15pF
VDD=3.3V
RL=150Ω
CL=15pF
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
10M
100M
100M
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
10M
图1. 小信号频率响应
图2. 大信号频率响应
5
10
0
-10
-20
-30
-40
CL=20p
CL=15pF
CL=5pF
-50 VDD=3.3V
RL=150Ω
-60
VDD=3.3V
CL=15pF
RL=150Ω
-70
-5
100k
1M
10M
100k
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
FREQUENCY (Hz)
图3. 增益与频率的关系
图4. CLOAD变化下增益与频率的关系
140.0
120.0
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
0
-100
-200
-300
-400
VDD=3.3V
VDD=3.3V
RL=150Ω
CL=15pF
-500 RL=150Ω
CL=15pF
-600
100k
1M
10M
100k
1M
10M
100M
FREQUENCY (Hz)
FREQUENCY (Hz)
图5. 相位与频率的关系
图6. 群延时与频率的关系
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1000
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
VDD=3.3V
VDD=3.3V
100
10
1
0.1
1k
10k
100k
1M
10M
100M
1k
10k
100k
1M
10M
100M
FREQUENCY (Hz)
FREQUENCY (Hz)
图7. 电源电压抑制比(PSRR)与频率的关系
图8. 输出阻抗与频率的关系
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
VDD=+3.3V
RL=100Ω
VDD=+3.3V
RL=100Ω
VOUT=1VP-P
VOUT=200mVP-P
tRISE=57.1ns
200
tFALL=48.9ns
tRISE=35.8ns
tFALL=33.3ns
0
400
600
800
1000
1200
0
200
400
600
800
1000
1200
TIME (ns)
TIME (ns)
图9. 大信号阶跃响应瞬态特性
图10. 小信号脉冲响应特性
0
0
-0.001
-0.002
-0.003
-0.004
-0.005
-0.006
-0.007
-0.008
-0.009
-0.01
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9
-1
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
DC VOLTAGE (V)
DC VOLTAGE (V)
图 11. 微分增益(dG)
图 12. 微分相位(dP)
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Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver
使用较小的电容会增大校正电压，同时会在保持阶
应用信息
段增大信号衰减。同样，使用一个较大的电容会减
小对校正电压和信号衰减。“表1.”提供了充电校
正电压和信号衰减的样本。
TPF111 是一款单电源供电、轨至轨输出、单通道视
频放大器，内部集成了同步头钳位电路，其典型的
-3dB带宽为9MHz，压摆率典型值达38V/μs，但仅消
耗3.85mA静态供电电流。该芯片非常适合用于需要
具备极低功耗并且具有高带宽视频特性表现的标
清视频信号应用。正如性能特征及特性所阐述的那
样，TPF111针对便携式复合视频信号（CVBS）的应
用进行了优化。
表1. Y和CVBS通道的充电存储电容值与校正电压
和信号衰减的关系
CAP VALUE
(nF)
DROOP IN 60μs
CHARGE IN 4μs
(mV)
(mV)
100
1.2
68
1,000
0.12
6.8
内部同步钳位
低通滤波器--Sallen Key
TPF111 采用先进的CMOS工艺，其输入、输出信号
的范围为0~VDD（电源电压）之间。由于该芯片内部
集成了6dB增益的放大功能，其输入信号必须在
0~VDD/2之间。
如果输入视频信号的直流电平不确定，或者当某些
视频DAC输出带有较大的DC电平时，其电压幅度超
出TPF111的输入电压范围，为了实现电压匹配，则
通常需要使用一个0.1uF的电容来实现交流耦合。这
时，在TPF111的输入端需要用钳位电路或偏置电路
来进行直流电平恢复。
“Sallen Key”是一种经典的低通滤波器结构。它
提供了非常稳定的低通功能， TPF111采用了优
化的低通滤波器结构，有六个极点。这六个极点
由3个二阶的“Sallen Key”滤波器串联连接而成。
输出耦合
另外，典型的嵌入式视频DAC通常使用地作为其最
低的电位，这使得同步头电压最低可以到0V。对于
大多数单电源放大器来说，0V输入信号将使得放大
器输出级饱和，这会让同步头信号被截断，导致视
频图像变差。
TPF111 具有内部同步钳位和直流电平移位功能，该
电平移位功能可以将整个视频信号在进入放大器
的输入级之前偏置到最佳电平。这些特性还包括将
信号设置于靠近最佳的电压范围，以避免放大器的
输出级饱和。
第一页的简化框图显示了TPF111同步钳位电路的基
本工作原理。交流耦合视频同步信号被一个输入端
的电流源拉向零电平。一旦同步头电位低于比较器
的阈值40mV，比较器输出变成高电平，通过钳位电
路将输入信号拉起，迫使电流流出耦合电容，直到
输入电压又回到40mV，钳位电路随之关闭。这会迫
使同步头始终钳位在40mV，并为整个视频信号的提
供偏置。
TPF111 的输出端可以采用“交流耦合”或“直
流耦合”。如果采用“交流耦合”，推荐使用220μF
的耦合电容，以确保低频率信号能够通过，防止
视频跨线“倾斜”或“衰减”。
TPF111 具备较大的驱动能力，这使得它允许输
出“直流耦合”到视频负载，而无需任何的交流
耦合电容，以节省电路板空间和成本，并消除输
出信号的任何“倾斜”或“偏移”的可能。但这
会需要较大的供应电流，因为信号的直流分量将
消耗在负载电阻中。“交流耦合”时负载电流典
型值为1.0mA，而直流耦合的典型负载电流则需
要6.6mA (1V, 150Ω)。
输出驱动能力和功率损耗
TPF111 具有很高的输出驱动能力，输出电流可
以高达65mA，因此允许驱动2路视频线路或允许
驱动75Ω。但是，这种大电流驱动的应用需要在
设计使用上特别被关注，以保证芯片稳定工作在
最大允许的结温下。
一旦输入信号被钳位，其直流电位会被抬高80mV，
之后通过2倍增益放大器将信号放大。
因此，在驱动2路视频线路（75Ω负载）时，应当
特别关注最大结温的计算。TPF111在一定的负载
电流条件下，有可能超过+150°C的绝对最大结温。
所以，有必要根据应用来计算最大结温，由此来
确定负载条件或者封装类型是否需要进行修改，
以保证放大器工作在一定的安全区域内。根据以
下的公式来确定封装允许的最大功耗：
TJMAX TAMAX
基线漂移及直流恢复
输入耦合电容值一般是根据系统的要求来选取。在
典型的直流恢复应用中，使用NTSC制式的视频水平
同步将导致60μs的保持时间（64μs行扫描时间减去
4μs采样时间）。对于Y和CVBS通道，视频放大器输
入偏置电流典型值为1.7μA，如果耦合电容为0.1μF，
则输出电压会每行漂移约1mV。恢复放大器可以提
供典型值为2.0mA的电流源对耦合电容充电，因此对
于4μs的采样时间，输出电压可以每行被纠正80mV。
色度通道的漂移小于1mV每行。
PDMAX
=
JA
在此：
TJMAX = Maximum junction temperature
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TAMAX = Maximum ambient temperature
Θ JA = Thermal resistance of the package
于瞬态的短路，产品也是安全的。
在视频应用中，可以使用75Ω的匹配电阻，它会
提供额外的短路保护，同时应该尽量避免输出短
路，以免损坏器件。
IC实际上产生的最大功耗为总静态电源电流乘
以总供电电压再加上IC由于负载产生的功耗，即：
VOUT
PDMAX =Vs ISMAX +（Vs VOUT）
RL
电源旁路印刷电路板布局
在此：
VS = Supply voltage
ISMAX = Maximum quiescent supply current
VOUT = Maximum output voltage of the application
RLOAD = Load resistance tied to ground
TPF111 与其他最新的运算放大器一样，为了获
得最佳性能，需要对其进行良好的印刷电路板布
局：引线长度应尽可能短，电源引脚必须很好的
旁路以减少振荡风险。对于一般性的单电源供电，
在“+VS” 和“GND”间“并联放置”一个4.7μF
的钽电容和一个0.1μF的陶瓷电容即可。
此外，TPF111具备内部的短路保护电路。如果输
出无限接近短路，输出电流将不被允许超过±
65mA，以使芯片功耗不会过大而造成其内部过
热，同时避免电流过大最终危及金属完整性。对
相关产品选型指南
产品型号
TPF110
产品描述
注解
超低功耗、具有关断功能及 SAG 校正的、1 通道六阶 TPF110: 静态电流 3.9mA, THD 0.1%
9MHz 视频滤波驱动器 TPF110L: 静态电流 2mA, THD 0.2%
极低功耗、具有六阶9MHz低通滤波器和6dB增益的、 3V/5V，三个 SD 通道适用于 CVBS、S-Video(YC)、
/TPF110L
TPF113
3 通道 SD 视频缓冲器
Y'Pb'Pr'-480i/576i、Y'U'V' 或 RGB 视频信号
TPF114
TPF116
TPF123
TPF133
TPF134
TPF136
TPF143
TPF144
TPF146
具有六阶 9MHz 低通滤波器和 6dB 增益的、4 通道
3V/5V，四个 SDTV 通道适用于 CVBS、S-Video、
SDTV 视频放大器，支持 CVBS 复合视频和分量视频 Y'Pb'Pr'-480i/576i、Y'U'V'或 RGB
具有六阶 9MHz 滤波器和 6dB 增益的、6 通道 SDTV 3V/5V，六个 SDTV 通道适用于 CVBS、S-Video、
视频缓冲器，支持 CVBS、S-视频和分量视频
超低功耗、具有 18MHz 低通滤波器、3 通道 EDTV 视 六阶 18MHz 低通滤波适合 Y'Pb'Pr'-480p/576p，
频线路驱动器 6dB 增益，支持 3V/5V
Y'Pb'Pr'-480i/576i、Y'U'V'或 RGB，极低功耗
超低功耗、具有 36MHz 滤波器和 6dB 增益、3 通道 六阶 36MHz 滤波适合高清视频，支持 3V/5V
HD 视频滤波驱动器
具有 1-SD 和 3-HD 滤波器和 6dB 增益的、4 通道视频 一个SD通道用于CVBS复合视频，三个HD通道
滤波驱动器
极低功耗、具有 3-SD 和 3-HD 六阶滤波器和 6dB 增 三个 SD 通道用于 CVBS、YC 或 Y'Pb'Pr'-480i/576i,
益的、6 通道视频缓冲器 三个HD 通道用于 Y'Pb'Pr'-1080i/720p、R'G'B'/VGA
超低功耗、6dB 增益、3 通道全高清(1080p)视频滤波 支持 3V/5V，六阶 72MHz 视频重构滤波器适合
驱动器 全高清 1080p
具有 1-SD 和 3-全高清(1080p)滤波器和 6dB 增益的、 3V/5V，一个 SDTV 通道用于 CVBS，三个全高
4 通道视频放大器 清(1080p60)通道用于 Y'Pb'Pr', R'G'B'或RGB 输出
极低功耗、具有 3-SD 和 3-全高清(1080p)六阶滤波器 三个 SD 通道用于 CVBS, YC 或 Y'Pb'Pr'-480i/576i,
用于Y'Pb'Pr'-1080i/720p、R'G'B'或VGA/SVGA/XGA
和 6dB 增益的、6 通道视频缓冲器
三个全高清通道用于 Y'Pb'Pr'-1080p、R'G'B'或
Computer RGB 输出
TPF153
超低功耗、3 通道 6dB 增益视频缓冲器
Bypass 220MHz with 1,000 V/μs Slew Rate for
Y'Pb'Pr' or R'G'B' signal buffering and driving
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TPF111/TPF111U
Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver
封装信息
5 引脚 SC70 封装——主体 2.10*1.25 mm [SC70_N]
单位
英寸
正常
毫米
正常
尺寸范围
最小
最大
最小
最大
引脚数
n
e
5
5
引脚间距
.026
.051
0.65
1.30
e1
A
总高度
.035
.043
0.90
1.10
塑模封装厚度
悬空间隙
塑模封装宽度
总宽度
A2
A1
E
.035
.000
.045
.085
.079
.039
.004
.053
.096
.197
0.90
0.00
1.15
2.15
2.00
1.00
0.10
1.35
2.45
2.20
E1
D
总长度
.087
.021
底脚长度
L
0.525
4
L1
Φ
c
.01
0
.018
8
0.26
0
0.46
8
底角倾斜角
引脚厚度
引脚宽度
4
.003
.006
.006
.014
0.08
0.15
0.15
0.35
b
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Ultra-low Power, 1-Channel 6th-Order SD Video Filter Driver
封装信息
8 引脚标准塑封小型封装——主体 3.90 mm [SOIC_N]
单位
英寸
正常
毫米
正常
尺寸范围
最小
最大
最小
最大
引脚数
n
p
8
8
引脚间距
.050
.061
.056
.007
.237
.154
.193
.015
.025
4
1.27
1.55
1.42
0.18
6.02
3.91
4.90
0.38
0.62
4
总高度
A
.053
.069
1.35
1.75
塑模封装厚度
悬空间隙
A2
A1
E
.052
.004
.228
.146
.189
.010
.019
0
.061
.010
.244
.157
.197
.020
.030
8
1.32
0.10
5.79
3.71
4.80
0.25
0.48
0
1.55
0.25
6.20
3.99
5.00
0.51
0.76
8
总宽度
塑模封装宽度
总长度
E1
D
h
斜面投影距离
底脚长度
L
底角倾斜角
引脚厚度
Φ
c
.008
.013
0
.009
.017
12
.010
.020
15
0.20
0.33
0
0.23
0.42
12
0.25
0.51
15
引脚宽度
B
塑模顶部锥度
塑模底部锥度
α
β
0
12
15
0
12
15
注：尺寸D 和E1 不包括塑模毛边或突起。每侧的塑模毛边或突起不得超过0.010 英寸（0.254mm）。
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