К174УН4 — усилитель мощности звуковой частоты

Описание и применение

По сути К174УН4 — это законченный однокристальный усилитель мощности звуковой частоты, то есть выходной каскад радиотракта, собранный целиком внутри одного корпуса. Всё, что раньше требовало отдельной сборки на транзисторах с выходным трансформатором, здесь уместилось примерно в три десятка интегральных элементов на одном кремниевом кристалле. Работает микросхема по бестрансформаторной схеме класса B (двухтактный выходной каскад) и раскачивает динамик мощностью около 1 Вт у модификации К174УН4А и порядка 0,7 Вт у К174УН4Б на нагрузку 4 Ом. Питается она от одного низковольтного источника (номинально 9 В), перекрывает весь звуковой диапазон 30 Гц…20 кГц, а коэффициент усиления задаётся внешними деталями цепи обратной связи в широких пределах — примерно от 4 до 40, так что усилитель легко подогнать под чувствительность конкретного источника сигнала.

Главные достоинства для своего времени — компактность, минимум обвязки и экономичность. Высокое входное сопротивление (более 10 кОм) позволяло подключать её напрямую к пьезокерамическим звукоснимателям и детекторным каскадам без согласующих ступеней, а низкое напряжение питания и малый ток покоя делали микросхему удобной для аппаратуры на батарейках. Расплата за интеграцию — тепло: на максимальной мощности кристалл заметно греется, поэтому производитель прямо оговаривал обязательное применение теплоотвода. Это типичная особенность мощных линейных микросхем той эпохи, у которых весь выходной ток проходит через крохотный кристалл.

Применялась К174УН4 именно там, где нужен был недорогой маломощный УМЗЧ в компактном исполнении: в переносных транзисторных радиоприёмниках, малогабаритных и переносных телевизорах, простой бытовой звуковоспроизводящей технике. Один ватт на четырёхомную головку — это ровно тот уровень громкости, что требовался портативному приёмнику или телевизору с небольшим динамиком, поэтому микросхема стала одним из рабочих «звуковых кирпичиков» советской бытовой радиоаппаратуры и до сих пор часто встречается радиолюбителям как готовый узел для несложных самодельных усилителей.

По происхождению К174УН4 — это отечественная реализация зарубежного прототипа TAA300 (разработка Philips, выпускавшаяся также Toshiba и Siemens). Оригинальный TAA300 был специально спроектирован как бестрансформаторный одноваттный усилитель класса B именно для карманных и переносных радиоприёмников, и советская микросхема повторяет ту же идеологию и назначение, оставаясь функциональным аналогом. Такое «клонирование» удачных западных линейных ИС было обычной практикой при становлении серии К174 — семейства аналоговых микросхем для радиотракта и звука, в котором УН4 занимала нишу самого простого и массового выходного усилителя, а более поздние члены серии (например, К174УН7, К174УН14) уже наращивали мощность и удобство применения.

Корпус ИМС К174УН4

1 — коррекция I_cc выходных транзисторов
2 — обратная связь
3 — теплоотвод
4 — вход
5 — фильтр
6 — вольтодобавка
7 — питание +U_и.п.
8 — выход
9 — общий -U_и.п.

Принципиальная схема ИМС К174УН4

Типовая схема включения ИМС К174УН4

Электрические параметры

1	Номинальное напряжение питания	9 В ± 10 %
2	Ток потребления при U_п = 9 В, U_вх = 0 В	10 мА
3	Коэффициент усиления при U_п = 9 В, f_вх = 1 кГц, U_вх = 0,1 В	4...40
4	Нестабильность коэффициента усиления напряжения при U_п = 9 В, f_вх = 1 кГц, Т = +25...+55 °С	20 %
5	Коэффициент гармоник при U_п = 9 В, f_вх = 1 кГц: К174УН4А при Р_вых = 1,0 Вт, U_вых = 2,0 В; К174УН4Б при Р_вых = 0,7 Вт, U_вых = 1,7 В	2 % / 2 %
6	Входное сопротивление при U_п = 9 В, f_вх = 1 кГц	10 кОм
7	Выходная мощность при U_п = 9 В, R_н = 4 Ома, К_г ≤ 2 %: К174УН4А / К174УН4Б	1,0 Вт / 0,7 Вт
8	Диапазон рабочих частот при U_п = 9 В	30...20 000 Гц
9	Коэффициент полезного действия при U_п = 9 В, R_н = 4 Ома: К174УН4А при P_вых = 1,0 Вт / К174УН4Б при P_вых = 0,7 Вт	50 % / 35 %

Предельно допустимые режимы эксплуатации

1	Напряжение питания / в предельном режиме	8,1...9,9 В / 5,4...10 В
2	Выходное напряжение: К174УН4А / предельный режим; К174УН4Б / предельный режим	2,0 В / 2,25 В; 1,7 В / 1,87 В
4	Амплитуда тока в нагрузке: К174УН4А / предельный режим; К174УН4Б / предельный режим	840 мА / 900 мА; 710 мА / 750 мА
5	Тепловое сопротивление: кристалл-корпус / кристалл-среда	60 °С/Вт / 135 °С/Вт
6	Температура кристалла	+125 °С
7	Температура окружающей среды	-25...+55 °С

Общие рекомендации по применению

При проведении монтажных операций допускается не более двух перепаек выводов микросхем. Температура пайки 235 ± 5 °С, расстояние от корпуса до места пайки не более 1,5 мм, продолжительность пайки не более 6 с. При эксплуатации микросхемы должна быть предусмотрена защита от случайного увеличения напряжения питания. Эксплуатация микросхем допускается только с применением теплоотвода.

Для устранения высокочастотной генерации необходимо уменьшать индуктивность проводов, соединяющих вывод 7 с источником питания, использовать только короткие провода, экранировать провод, соединяющий вход микросхемы с генератором сигналов.

Регулировка коэффициента усиления напряжения на низких частотах может быть проведена изменением ёмкостей конденсаторов С2 и С4. Ослабление усиления на верхней граничной частоте 20 кГц — не более 3 дБ. Допускается регулировка коэффициента усиления напряжения с помощью изменения сопротивления резистора обратной связи R2 (в пределах 240 Ом…2,7 кОм) и ёмкости конденсатора С2. Допустимое значение статического потенциала 200 В.

Литература

Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / И. В. Новачек, В. М. Петухов, И. П. Блудов, А. В. Юровский. — Москва: КУБК-а, 1995 г. — 384 с.: ил.
Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2. / А. В. Нефедов. — М.: КУБК-а, 1996 г. — 640 с.: ил.
Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / А. Л. Булычев, В. И. Галкин, В. А. Прохоренко. — 2-е издание, переработанное и дополненное. — Минск: Беларусь, 1993 г. — 382 с.
Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / Д. И. Атаев, В. А. Болотников. — Москва: Издательство МЭИ, 1991 г. — 240 с.: ил.