Описание и применение
КР140УД18 — операционный усилитель средней точности общего применения, ключевая особенность которого спрятана прямо во входном каскаде: там стоит хорошо согласованная пара полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом (JFET). Изготовлен он по совмещённой биполярно-полевой технологии (тот самый класс схем, что на Западе назвали BiFET): на одном кристалле уживаются полевые транзисторы входа и биполярные транзисторы усилительных и выходных каскадов. Такое сочетание даёт лучшее из двух миров — сверхвысокое входное сопротивление и крошечные входные токи от полевого входа плюс хорошее усиление и нагрузочную способность от биполярной части.
Главное достоинство прибора вытекает из этой архитектуры напрямую. Полевой вход означает очень малые входные токи (единицы наноампер и меньше — на порядки ниже, чем у классических биполярных ОУ вроде К140УД7), а согласованность пары держит в узде разбаланс и температурный дрейф. При этом усилитель имеет внутреннюю частотную коррекцию (не требует навесных корректирующих конденсаторов — включай и работай), скромный ток собственного потребления порядка единиц миллиампер и штатно питается от двуполярного источника ±15 В. Ложкой дёгтя на фоне точных приборов остаётся заметное напряжение смещения нуля (до 10 мВ), из-за чего его и относят к среднему, а не прецизионному классу — но для большинства задач это некритично.
Ниша КР140УД18 — там, где сигнал нельзя нагружать током, то есть где важно высокое входное сопротивление. Это интеграторы и активные RC-фильтры, устройства выборки-хранения, буферные и масштабирующие каскады, усилители сигналов от высокоомных датчиков и источников с большим внутренним сопротивлением (пьезодатчики, фотодиоды в фотогальваническом режиме, ионоселективные и pH-электроды), а также входные звенья измерительной и звуковоспроизводящей аппаратуры. Малый входной ток здесь напрямую превращается в малую погрешность, что и делает полевой вход не роскошью, а необходимостью.
По происхождению КР140УД18 — представитель отечественного ответа на волну зарубежных BiFET-усилителей рубежа 1970-80-х годов: его функциональным прообразом и аналогом выступает LF355 фирмы National Semiconductor — ставший образцом дешёвого полевого ОУ общего применения (более быстрый собрат LF356 из того же семейства соответствует уже другой отечественной микросхеме — КР140УД22). Выпускался прибор в привычном пластиковом корпусе DIP-8 (2101.8-1) и надолго стал рабочей лошадкой советской и постсоветской радиолюбительской и промышленной схемотехники именно благодаря удачному компромиссу: полевой вход и простота применения при вполне доступной цене.
Корпус КР140УД18
Цоколевка корпусов
Электрическая схема
Типовые рабочие характеристики
Схемы включения и балансировки
Электрические параметры при Uп= ±15 В, Rн= 2к, Т=25 °C
| 1 | Напряжение питания | ±15 В ±10% |
| 2 | Максимальное выходное напряжение | не менее ±11,5 В |
| 3 | Напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В; при Uп= ±16,5 В | не более 10 мВ; не более 10,5 мВ |
| 4 | Входной ток при Uп= ±15 В; при Uп= ±16,5 В | не более 1 нА; не более 1,2 нА |
| 5 | Ток потребления при Uп= ±15 В; при Uп= ±16,5 В | не более 4,0 мА; не более 4,2 мА |
| 6 | Разность входных токов при Uп= ±15 В; при Uп= ±16,5 В | не более 0,20 нА; не более 0,22 нА |
| 7 | Коэффициент усиления напряжения при Uп= ±15 В; при Uп= ±13,5 В | не менее 50000; не менее 40000 |
| 8 | Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений | не менее 80 дБ |
| 9 | Синфазное входное напряжение — не менее; типовое | ±10,5 В; ±16 В |
| 10 | Коэффициент влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения | не менее 80 дБ |
| 11 | Частота единичного усиления | 2,5 МГц |
| 12 | Скорость нарастания выходного напряжения | не менее 2 В/мкс |
Предельно допустимые режимы эксплуатации
| 1 | Напряжение питания | ±(13,5...16,5) В |
| 2 | Входное синфазное напряжение | не более ±10,5 В |
| 3 | Входное дифференциальное напряжение | не более ±24 В |
| 4 | Температура окружающей среды | -10...+70 °C |
Зарубежные аналоги
LF355 производимый National Semiconductor Corporation
Литература
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 7. / А. В. Нефедов. — М.: ИП РадиоСофт, 1999 г. — 640 с.: ил.
Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги: Справочник. Перельман Б.Л., Шевелев В.И. «НТЦ Микротех», 1998 г., 376 с. — ISBN 5-85823-006-7
Операционные усилители: Справочник. Том 1. — М.: «Физматлит», 1993 г., 240 с. — ISBN 5-02-015113-0
