А. Рыбалко, В. Андрианов, О. Таргоня, А. Богдан

Микросхема К157УД1

Микросхема К157УД1 представляет собой универсальный операционный усилитель средней мощности с максимальным выходным током 300 мА, разра­ботанный для использования в аппаратуре магнитной записи и воспроизведения звука. Применение ряда конструктивно-технологических и схемотехнических при­емов позволило отодвинуть верхнюю частоту эффективной работы этого ОУ до 100 кГц, а отсутствие внутренней коррекции — расширить область применения.

Операционный усилитель К157УД1 можно использовать в самых разнооб­разных схемах и узлах радиоэлектронной аппаратуры: предварительных усили­телях мощности, усилителях 34 для стереотелефонов, генераторах с рабочей частотой до 100 кГц, всевозможных исполнительных устройствах. Микросхема имеет ограничители пиковых значений выходного тока, предотвращающие выход усилителя из строя при переходных процессах или кратковременных коротких замыканиях на выходе микросхемы.

Принципиальная схема микросхемы К157УД1 приведена на рис. 1 В дифференциальном усилителе для уменьшения входных токов использова­но составное включение транзисторов (транзисторы VT1, VT3 и VT9, VT7).

Высокое усиление каскада обеспечивается активной нагрузкой на транзисторах VT4, VT6, включенных по схеме отражателя тока. Применение во входном каскаде р-n-р транзисторов исключает необходимость принятия специальных мер по защите входа от высоких уровней входных дифференциальных напряже­ний в оежиме перегрузки (на уровне питающих напряжений).

Коллекторные токи транзисторов VT3 и VT7 равны 150 мкА и заданы гене­ратором тска на транзисторе VT5. Ток смещения транзисторов VT1, VT9 равен примзрно 11 мкА.

Промежуточный каскад — усилитель напряжения — выполнен на транзисто­рах VT15 и VT17, включенных соответственно по схеме с ОК. и ОЭ и динамиче­ской нагрузкой, образованной генератором тока на транзисторе VT16. Режим работы эмиттерного повторителя (транзистор VT15) выбран таким, чтобы на­грузка обоих плеч дифференциального усилителя была одинаковой.

Усилитель мощности — двухтактный, Сигналы положительной полярности усиливаются по току транзисторами VT19, VT2S и VT27, включенными по схеме составного эмиттерного повторителя, отрицательной полярности — транзисторами VT22, VT26, VT28, включенными эквивалентно мощному р-n-р транзистору.

Высокая линейность при усилении малых уровней выходного сигнала достиг­нута подачей начального смещения, выделяющегося на переходах база-эмиттер транзисторов VT19, VT20, VT21 и резисторе R7, между базами транзисторов усилителя мощности. Величина начального тока через выходные транзисторы VT27 и VT28 при выбранных площадях эмиттеров транзисторов микросхемы определяется резисторами R12 и R13.

В ОУ предусмотрено ограничение максимального импульса тока на уровне 0,4... 1 А для предотвращения выхода микросхемы из строя при переходных процессах или при кратковременном замыкании на выходе. Это достигнуто шунтированием базовой цепи транзистора VT25 участком коллектор-эмиттер транзистора VT23, который открывается при увеличении падения напряжения на резисторе R14 выше допустимого. Аналогично происходит и ограничение им­пульса тока отрицательной полярности.

При повышении падения напряжения на резисторе R15 до значения, доста­точного для открывания транзистора VT24, происходит шунтирование базовой цепи транзистора VT26. Величина тока, протекающего через транзистор VT24, определяется транзистором VT22, коэффициент усиления которого резко умень­шается при больших коллекторных токах, что также способствует ограничению импульса тока на выходе ОУ. Назначение резисторов R9 и R11 — предотвратить самовозбуждение ОУ в режиме ограничения на частотах УКВ-диапазона.

Транзистор VT13 также играет роль защитного; при чрезмерном увеличении падения напряжения на резисторе R6 он открывается и шунтирует вход тран­зистора VT15, предотвращая тем самым перегрузку транзисторов VT15 и VT17. Диод VD1 устраняет насыщение транзистора VT17, улучшая работу каскада на высоких частотах при максимальном выходном напряжении.

Генераторы тока на транзисторах VT2, VT5, VT8, VT16, VT18 получают смещение от транзистора VT10 в диодном включении, который возбуждается стабилизированным током, формируемым транзисторами VT11, VT12, VT14 и резистором R4.

Для повышения устойчивости при работе с различными нагрузками реко­мендуется, кроме основной коррекции, подключаемой между выводами 1 — 3 или 1 — 5. и соединения выводов 2 и 6 через конденсаторы вблизи микросхемы с общим проводом устройства, подключать дополнительную RC-пепь между выво­дами 3 и 5 микросхемы.