К153УД6 — универсальный операционный усилитель средней точности, ставший развитием популярной микросхемы К153УД2 и относящийся к 153-й серии линейных ИМС, выполненных по биполярной технологии. По сути это классический ОУ общего назначения с дифференциальным входным каскадом: он усиливает разность напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами с большим коэффициентом усиления (десятки тысяч раз), а точную передаточную характеристику схемы задаёт уже внешняя цепь обратной связи. Главное, ради чего усилитель переработали, — снижение входных токов: в отличие от предшественника, в стабилизаторе базового напряжения источника тока первого дифкаскада применён полевой транзистор, благодаря чему входной ток удалось уменьшить примерно на порядок (до величин порядка десятков наноампер против сотен у К153УД2).
Именно низкий входной ток и его слабый уход по температуре определяют лицо этой микросхемы. Меньший ток смещения означает меньшую погрешность при работе с высокоомными источниками сигнала — там, где на входных резисторах падает заметное напряжение ошибки: датчики с большим внутренним сопротивлением, интеграторы, пиковые детекторы, схемы выборки-хранения, активные RC-фильтры. Стабильность разности входных токов в широком температурном диапазоне делает усилитель пригодным для измерительной и прецизионной аппаратуры, где важен малый дрейф нуля. Плата за универсальность — внешняя частотная коррекция: усилитель не имеет полной внутренней компенсации, и для устойчивой работы без самовозбуждения к нему подключают навесные корректирующие цепи (одно- или двухполюсную коррекцию), что даёт разработчику возможность оптимизировать быстродействие под конкретную схему.
Функционально и по цоколёвке К153УД6 повторяет международный стандарт ОУ с внешней коррекцией — его прямым зарубежным аналогом является LM301A фирмы National Semiconductor. Такое соответствие было не случайным: советская микроэлектроника ориентировалась на совместимость с распространёнными западными типономиналами, что позволяло переносить схемотехнические решения из зарубежной справочной литературы и упрощало разработку аппаратуры. На практике это делало К153УД6 удобной «рабочей лошадкой», знакомой инженеру по типовым включениям.
Микросхема выпускалась в металлостеклянном корпусе с восемью выводами и рассчитана на двуполярное питание порядка ±15 В при скромном токе потребления в единицы миллиампер. Существовала и бескорпусная модификация (К153УД601) для гибридных сборок и микросборок. Широкий рабочий температурный диапазон говорит о том, что усилитель применялся не только в бытовой и промышленной технике, но и в аппаратуре ответственного и специального назначения — измерительных приборах, аналоговых вычислительных узлах, устройствах автоматики. В эпоху, когда операционный усилитель был базовым «кирпичиком» любой аналоговой обработки сигнала, такие универсальные ОУ средней точности с низким входным током были одними из самых востребованных микросхем в арсенале радиоинженера.
Корпуса
Корпус ИМС К153УД6Корпус ИМС К153УД601
Условное графическое обозначение ИМС К153УД6, К153УД601
1 — балансировка, коррекция
2 — инвертирующий вход
3 — неинвертирующий вход
4 — напряжение питания (-Uп)
5 — балансировка
6 — выход
7 — напряжение питание (+Uп)
8 — коррекция
Схемы балансировки К153УД6, К153УД601 (конденсаторы С1 и С2 — безиндукционные)
Способы компенсации К153УД6, К153УД601
Электрические параметры
1
Номинальное напряжение питания
±15 В ±10 %
2
Максимальное выходное напряжение при Uп = ±15 В, Uвх = 0,1 В, Rн = 2 ±0,04 кОм
≥ |±10| В
3
Напряжение смещения нуля при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≤ 2 мВ
4
Средний входной ток при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≤ 75 нА
5
Разность входных токов при Uп = ±15 В
≤ 10 нА
6
Ток потребления при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≤ 3 мА
7
Коэффициент усиления напряжения при Uп = ±15 В, Rн = 2 ±0,04 кОм
≥ 50000
8
Скорость нарастания выходного напряжения
0,5 В/мкс
9
Время установления выходного напряжения
2 мкс
10
Входное сопротивление
≥ 1500 кОм
11
Выходное сопротивление
300 Ом
12
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≥ 80 дБ
13
Коэффициент влияния нестабильности источников питания на напряжение смещения нуля
≤ 35 мкВ/В
14
Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≤ 15 мкВ/°C
15
Средний температурный дрейф разности входных токов при Uп = ±15 В, Rн ≥ 10 кОм
≤ 0,2 нА/°C
Предельно допустимые режимы эксплуатации
1
Напряжение питания
13,5...16,5 В
2
Входное напряжение
±30 В
3
Синфазные входные напряжения
±12 В
4
Сопротивление нагрузки при Uвых ≥ 10 В
≥ 2 кОм
5
Статический потенциал
100 В
6
Температура окружающей среды
-45...+85 °C
Общие рекомендации по применению
Максимальная температура пайки микросхем (235 ±5) °C, расстояние от корпуса до места пайки не менее 1,5 мм, продолжительность пайки не более 2,5 с. При проведении монтажных операций допускается не более трех перепаек микросхем. Корпус ИС находится под отрицательным потенциалом. В процессе транспортировки, хранения, входного контроля и эксплуатации ИС необходимо применять меры, исключающие воздействие на них статического электричества. При понижении напряжения питания предельное значение синфазных входных напряжений должно быть снижено пропорционально. Допускается питание ИС К153УД6 от ассиметричных источников или от одного источника питания при условии: 10 В ≤ |-Uп1| + |-Uп2| ≤ 33 В, Iн = 5 мА. Синфазные входные напряжения не должны превышать (|Uп1| + |Uп2|)/2 и предельно допустимого значения. При этом все значения электрических параметров ИС не регламентируются.
