Микросхема К140УД8 — это операционный усилитель средней точности, главная изюминка которого спрятана в его входном каскаде: там стоят не биполярные, а полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Именно это решение определяет всё лицо микросхемы. Дифференциальная пара на полевых транзисторах питается от встроенного генератора стабильного тока, а нагрузкой ей служат транзисторы, стабилизирующие режим, — такая структура даёт усилителю то, чего принципиально не могут обычные биполярные ОУ вроде К140УД7: сверхмалый входной ток (порядка единиц наноампер вместо десятков-сотен) и высокое входное сопротивление (около 10⁹ Ом). Проще говоря, вход усилителя почти ничего не «отсасывает» из измеряемой цепи, поэтому его можно вешать на очень слабые, высокоомные источники сигнала, не искажая их.
По остальным параметрам это добротный универсальный ОУ своего класса: питание двуполярное ±15 В, частота единичного усиления около 3 МГц, скорость нарастания выходного напряжения в пределах 2-5 В/мкс в зависимости от буквы (А/Б/В), коэффициент усиления от 20 до 50 тысяч. Важное удобство — внутренняя частотная коррекция: усилитель устойчив «из коробки», навешивать внешние корректирующие конденсаторы не требуется, что упрощает разработку. Заметное на глаз напряжение смещения нуля (до десятков милливольт) не должно смущать — микросхема штатно допускает внешнюю балансировку подстроечным резистором, которая загоняет смещение до 1 мВ и ниже. Плата за полевой вход — шум чуть выше, чем у прецизионных биполярных собратьев, поэтому нишу «средней точности» усилитель занимает вполне честно.
Из таких свойств прямо вытекает и область применения. К140УД8 — рабочая лошадка там, где источник сигнала высокоомный и слаботочный: электрометрические и измерительные схемы, усилители сигналов ёмкостных и пьезоэлектрических датчиков, фотодиодов и ионизационных камер, входные каскады pH-метров и дозиметров, интеграторы и активные фильтры с большими сопротивлениями в цепях обратной связи, устройства выборки-хранения. Всюду, где обычный ОУ своим входным током «садил» бы медленный сигнал или разряжал накопительный конденсатор, полевой вход этой микросхемы оказывался решением по умолчанию — отсюда её широкое присутствие в советской измерительной, лабораторной и промышленной автоматике.
По происхождению К140УД8 — отечественный ответ на западную волну операционных усилителей с полевым входом; её функциональным зарубежным аналогом традиционно называют μA740 фирмы Fairchild, также построенный на FET-входе. По духу она из того же семейства идей, что и популярные на Западе LF356 и CA3140, хотя прямой копией ни одного из них не является. В линейке К140 эта микросхема заняла отдельную и важную клетку: если К140УД7 стал народным «общего назначения» ОУ, то К140УД8 закрыл смежную задачу — усиление сигналов от источников с большим внутренним сопротивлением. Выпускалась она в нескольких исполнениях (К140УД8 в металлостеклянном корпусе, КР140УД8 в пластиковом DIP) и с буквенными градациями по точности, а благодаря дешевизне и доступности до сих пор встречается в ремонте старой аппаратуры и в радиолюбительских конструкциях, где нужен недорогой усилитель с «невесомым» входом.
Корпуса
Корпус К140УД8Корпус КР140УД8
Схемы балансировки
Назначение выводов КР140УД8:
1,5 — балансировка
2 — вход инвертирующий
3 — вход неинвертирующий
4 — напряжение питания −Uп
6 — выход
7 — напряжение питания +Uп
Назначение выводов К140УД8:
1 — корпус
2,6 — балансировка
3 — вход инвертирующий
4 — вход неинвертирующий
5 — напряжение питания −Uп
7 — выход
8 — напряжение питания +Uп
Электрические параметры
1
Напряжение питания
±15 В ± 5%
2
Максимальное выходное напряжение при Uп= ±15 В, Rн = 10 кОм
±12 В
3
Напряжение смещения нуля при Uп= ±15 В, Rн более 50 кОм
30 мВ
4
Входной ток при Uп= ±15 В, Rн более 50 кОм
не более 2 нА
5
Разность входных токов при Uп= ±15 В, Rн более 50 кОм
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при Uп= ±15 В, Uвх= 5 В, Rн не менее 10 кОм, Cн не более 100 пФ: К140УД8(А,В), КР140УД8(А,В) / К140УД8Б, КР140УД8Б
не менее 2 В/мкс / не менее 5 В/мкс
9
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп= ±15 В, Uвх= 5 В
не менее 64 дБ
10
Температурный дрейф напряжения смещения при Uп= ±15 В, Rн не менее 50 кОм: К140УД8А, КР140УД8А / К140УД8Б, КР140УД8Б / К140УД8В, КР140УД8В
не более 50 мкВ/°C / не более 100 мкВ/°C / не более 150 мкВ/°C
11
Частота единичного усиления при Uп= ±15 В, Rн не менее 50 кОм
3 МГц
Предельно допустимые режимы эксплуатации
1
Напряжение питания
±(13,5…16,5) В
2
Входное синфазное напряжение
не более ±5 В
3
Входное напряжение
не более 10 В
4
Сопротивление нагрузки
не менее 2 кОм
5
Емкость нагрузки
не более 100 пФ
6
Температура окружающей среды
−45…+70 °C
Рекомендации по применению
Питание КФ140УД8 можно осуществлять ассиметричными напряжениями или от одного источника напряжения при условии: 12 В ≤ |+Uп1|+|−Uп2| ≤ 36 В. При этом не допускается заземление вывода 1. Нормы на электрические параметры при этом не регламентируются.
Зарубежные аналоги
µA740HC, µA740PC
Литература
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 7./А. В. Нефедов. — М.: ИП РадиоСофт, 1999г. — 640с.:ил.
Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги: Справочник. Перельман Б.Л., Шевелев В.И. «НТЦ Микротех», 1998г., 376 с. — ISBN 5-85823-006-7
