К544УД2 — это быстродействующий операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, разработанный как более скоростная и высокоомная альтернатива классическим ОУ серии К140. Ключевая идея схемы в том, что входной дифференциальный каскад собран на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом, а промежуточные и выходные каскады — на биполярных p-n-p и n-p-n транзисторах. Такое сочетание («биполярно-полевая» технология на одном кристалле) решает сразу две задачи: полевой вход даёт сверхвысокое входное сопротивление (порядка 1011 Ом) и ничтожный входной ток смещения — доли наноампера, — а быстрые биполярные транзисторы обеспечивают широкую полосу и высокую скорость нарастания выходного напряжения при умеренном токе потребления. По сравнению с более ранним усилителем К544УД1 это заметный шаг вперёд именно по быстродействию.
Отсюда и главные достоинства прибора: частота единичного усиления в десятки мегагерц, скорость нарастания в десятки вольт на микросекунду и практически нулевая нагрузка на источник сигнала. У микросхемы есть полная внутренняя частотная коррекция, рассчитанная на любую глубину отрицательной обратной связи вплоть до повторителя напряжения, но при этом коррекцией можно управлять — замыкая или размыкая выводы 1 и 8, разработчик выбирает компромисс между устойчивостью и максимальным быстродействием. Буквенные индексы (А-Г) различают исполнения по точности и разбросу параметров, а версия КР544УД2 — тот же кристалл в пластмассовом корпусе для бытовой и промышленной аппаратуры.
Благодаря высокому входному сопротивлению и скорости К544УД2 хорошо ложится в задачи, где обычный биполярный ОУ пасует: видеоусилители, широкополосные и импульсные усилители, усилители сигналов фотоприёмников и датчиков с большим внутренним сопротивлением, активные фильтры, устройства выборки-хранения и высокочастотные генераторы. Малый входной ток делает его удобным для интеграторов и пиковых детекторов, где утечки на входе критичны. В своей нише усилитель нередко ставили как более быстрый заменитель ОУ вроде КР574УД1/УД3 или КР140УД11.
По функциональному назначению зарубежными «родственниками» К544УД2 в справочниках называют полевые операционные усилители CA3130 фирмы RCA и представителей семейства LF356/LF357 (National Semiconductor). Ближе всего по структуре именно семейство LF356/LF357 — у него, как и у К544УД2, вход на полевых транзисторах с p-n переходом (технология BIFET) в паре с биполярными каскадами; CA3130 же — функциональный аналог с полевым входом на МОП-транзисторах (BiMOS), близкий по высокому входному сопротивлению и скорости, но иной по типу входного каскада. Полной штырь-в-штырь замены тут нет: советская разработка — это самостоятельный прибор со своей цоколёвкой и режимами, а не копия импортного аналога, и в отечественной измерительной, радиолюбительской и профессиональной аппаратуре он долго оставался одним из немногих доступных «быстрых полевых» операционников.
Электрическая схема ИС содержит входной дифференциальный каскад на полевых транзисторах с p-n переходом, промежуточный дифференциальный каскад на p-n-p транзисторах, однотактные согласующие повторители и выходной двухтактный повторитель напряжения. Частотная коррекция осуществляется внутренним интегрирующим конденсатором и резистором. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе при полной отрицательной обратной связи в повторителе напряжения. Для расширения возможностей применения К544УД2, КР544УД2 один из выводов цепи коррекции внутри ИС не подключен, а соединён с выводом 8. Включение коррекции происходит при внешнем замыкании выводов 1 и 8. Если выводы 1 и 8 не соединены между собой, то цепь коррекции отключена. При этом ИС имеет наибольшее значение скорости нарастания выходного напряжения (100 В/мкс) и произведения усиления на полосу пропускания (200 МГц на уровне усиления 100). Такой режим обеспечивает стабильность и применяется, когда коэффициент обратной связи Kooc ≤ 0,05. При глубокой отрицательной связи, когда 1 ≥ Kooc ≤ 0,05, применяется режим полного включения обратной коррекции, осуществляемый замыканием между собой выводов 1 и 8. Возможен режим частичного включения коррекции с использованием внешнего конденсатора, подключаемого между выводами 1 и 8 и ослабляющего действие внутренних элементов. Такой режим применяется вместо полной коррекции для повышения широкополосности и скорости нарастания выходного напряжения ИС.
Содержит 69 интегральных элемента. Корпус типа 301.8-2, масса не более 2 г и 2101.8-1, масса не более 1 г.
Корпуса
Корпус К544УД2Корпус КР544УД2
Условное графическое обозначение ИМС К544УД2, КР544УД2
Напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В — К544УД2А, КР544УД2А; К544УД2Б,В, КР544УД2Б,В; К544УД2Г, КР544УД2Г
≤ 30 мВ; ≤ 50 мВ; ≤ 10 мВ
4
Средний входной ток при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В — К544УД2А, КР544УД2А,Г; К544УД2Б, КР544УД2Б; К544УД2В, КР544УД2В
≤ 0,1 нА; ≤ 0,5 нА; ≤ 1 нА
5
Разность входных токов при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В — К544УД2А, КР544УД2А,Г; К544УД2Б, КР544УД2Б; К544УД2В, КР544УД2В
≤ 0,1 нА; ≤ 0,5 нА; ≤ 1 нА
6
Ток потребления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В
≤ 7 мА
7
Коэффициент усиления напряжения при Uп= ±15 В, Uвых= ±4 В, Rн=2 кОм — К544УД2А,В, КР544УД2А,В,Г; К544УД2Б, КР544УД2Б
≥ 20000; ≥ 10000
8
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В, Uвх= ±5 В
≥ 70 дБ
9
Коэффициент влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В
≤ 300 мкВ/В
10
Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В — К544УД2А, КР544УД2А; К544УД1Б,В, КР544УД2Б,В; КР544УД1Г
≤ 50 мкВ/°C; ≤ 100 мкВ/°C; ≤ 30 мкВ/°C
11
Частота единичного усиления при Uп= ±15 В, Uвых= ±0,02 В
≥ 15 МГц
12
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при Uп= ±15 В, Uвых=-10 В, Uвх=-10 В — К544УД1А,Б, КР544УД1А,Б,Г; К544УД1В, КР544УД1В
≥ 20 В/мкс; ≥ 10 В/мкс
13
Входное сопротивление
≥ 1·1011 Ом
Предельно допустимые режимы эксплуатации
1
Напряжение источников питания Uп1, Uп2; в предельном режиме
±(13,5...16,5) В; ±(5...16,6) В
2
Входные синфазные напряжения; в предельном режиме
±10 В; ±12 В
3
Максимальная рассеиваемая мощность; в предельном режиме
≤ 260 мВт; ≤ 280 мВт
4
Сопротивление нагрузки; в предельном режиме
≥ 2 кОм; ≥ 1 кОм
5
Емкость нагрузки
≤ 500 пФ
5
Температура окружающей среды
-45...+70 °C
Рекомендации по применению
ИС сохраняет параметры в пределах норм ТУ после однократного замыкания по выходу, не более 1 с. Допустимое значение статического потенциала 200 В. Допускается при настройке или эксплуатации аппаратуры отсутствие напряжения питания при условии, что значение входных напряжений не превышает |5| В. Корпус ИС находится под отрицательным потенциалом, поэтому не рекомендуется заземлять корпус и подавать на него напряжение. Максимальная температура пайки микросхем (235 ±5) °C, расстояние от корпуса до места пайки не менее 1 мм, продолжительность пайки не более 4 с. При проведении монтажных операций допускается не более двух перепаек микросхем.
