Микрофонный усилитель на к157уд2. Высококачественный регулятор громкости и тембра (К157УД2, К547КП1). Принципиальная схема и принцип работы

Микросхема К157УД2 по своим характеристикам (аналог LM301) представляет собой советский двухканальный малошумящий операционный усилитель (ОУ) широкого назначения, имеющий средний класс точности.

Она позволяет применять большой диапазон дифференциальных напряжений на входе и имеет встроенную защиту от короткого замыкания. Может работать как с однополярным, так и с двухполярным питанием от 3 до 18 В.

Данный ОУ начали выпускать в далеких 80-х в СССР на Киевском предприятии НИИ Микроприборов, в последующем на ПО ИМС «Логика» г.Ивано-Франковск. Многие радиолюбители считают его флагманом советской промышленности в своём сегменте. Сейчас устройство неизбежно устарело, но не перестало быть популярным для создания различных решений в аудиоаппаратуре.

Основные параметры

Если внимательно посмотреть на электрические характеристики К157УД2, то можно заметить, что по быстродействию данная микросхема не для использования в аудиоустройствах. Так, наибольшая скорость нарастания напряжения на её выходе 0,5 В/мкс, что сопоставимо выходному сигналу на уровне примерно до 10 В/8 кГц. В реальной жизни он будет еще ниже. Но для своего времени это был тоже неплохой показатель.

Максимальные значения

Приведём основные предельные значения параметров:

• максимальное питание (Uпит) до ±18 В;
• выходное напряжение (Uвых макс.) до ± 13 В (при Uпит = ± 15 В);
• напряжение смещения нуля (U см) до ± 13 В;
• ток потребления (I пот) до 7 мА;
• ток короткого замыкания (I кз) до 45 мА;
• частота среза (f срз) от 1 МГц;
• коэффициент усиления (KуU): не менее 50000 (при f =0… 50 Гц) и 800 (при f =20 кГц);
• скорость нарастания на выходе (VUвых) не менее 0,5 В/мкс.

Превышение предельно допустимых значений может привести к выходу устройства из строя.

Типовая величина напряжения шумов, используемых на входе данного ОУ (в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц) составляет не более 1,6 мкВ.

Аналоги

Считается, что импортный аналог у К157УД2 — это LM301. Но, во первых, у данной микросхемы 8 выводов, вместо 14. Поэтому для замены придётся искать два таких устройства. Во вторых, их будет очень трудно найти в наших магазинах.

Чем еще можно заменить К157УД2 ? Хорошей альтернативой для этого устройства можно cчитать новые микросхемы серии LME49XXX. Если точнее, то в большинстве случаев подойдут: LME49720, LME49860 и LM4562. Они очень похожи по своим характеристикам с рассматриваемой, имеют неплохую линейность и полосу пропускания (до 90 Гц), не только при коэффициенте усиления 1, но и значительно более высоком (1000 и выше).

Типовое напряжение шумов в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц находится в пределах 0,4 мкВ. Отечественные аналоги: КР1434УД1А и обновленная модификация К157У Д3. Проблема в том, что сейчас их трудно найти на российских прилавках и они более дорогие.

Четыре схемы на К157УД2

Микросхема К157УД2 по праву считается одной из самых популярных микросхем у российских радиолюбителей. На её основе можно собрать огромное количество разнообразных устройств. На примере этой микросхемы рассмотрим четыре схемы доступных для повторения даже начинающими радиолюбителями.

Коротко о микросхеме

Напряжение питания двухполярное от 3 до 15в, также микросхема хорошо работает при питании от однополярного источника от 2,5 до 30в.

Усиление одного канала составляет: На частоте 0 – 50 Гц – 50000, 20 кГц – 300 – 800. Уровень собственных шумов не более 1,6 мКв в полосе частот 20 – 20000 Гц. Микросхема имеет защиту от короткого замыкания на выходе.

Цоколёвка микросхемы.

Усилительный каскад

Область применения: предварительные усилители в стационарной (вариант 1) и переносной аппаратуре (вариант 2).

Параметры: Uвх————————————————5мв Частотный диапазон———————-25-20000 Гц. Уровень искажений (не более)——-0.1% ( в мостовой схеме не более 0.3%). Uвых———————————————250мв

Данные параметры в полной мере относятся и ко второму варианту схемы, а также к мостовому включению.

Вариант 1: с двухполярным питанием:

Вариант 2: с однополярным питанием

Схема усилителя с мостовым включением

Область применения: выходные каскады маломощной аппаратуры (приёмники, усилители для наушников). Схема оптимально работает с наушниками сопротивлением 32 ома или больше.

Приёмник прямого усиления ДВ или СВ диапазона

Параметры: Диапазон принимаемых частот 525-1605 кГц Чувствительность не менее 10 мкВ.

Область применения: радиоприём. Приёмник предназначен для приёма сигналов местных радиостанций, вечером и ночью возможен хороший приём дальних радиостанций.

L1 80-100 витков СВ диапазон, L2 5 – 8 витков.

В заключении: все вышеприведённый схемы собраны мною и 100% рабочие.

Список радиоэлементов

Теги:

Где выпаять

К157УД2 можно выпаять из старой советской аппаратуры, где она широко применялась вплоть до 1995 года. Считается, что устройства до 1991 года более высокого качества и устойчивей в работе, при этом их шумовые характеристики лучше (не менее -80 дБ). А на модели выпущенные после 1992 года предостаточно негативных отзывов. Именно последние версии бывают бракованные, часто выходят из строя и являются наиболее шумными (-48…- 75 дБ).

Характеристики

Теперь перейдём к рассмотрению технических характеристик микросхемы К157УД2:

• Оптимальное напряжение питания Uпит= ± 15 В;
• Диапазон питающих напряжений Uпит= от ± 3 до 18 В;
• Наибольшее напряжение на выходе (при таких исходных параметрах Uпит= ± 15 В, Uвх= ± от 25 до 200 мВ) Uвых max≥ ±13 В;
• Напряжение смещения (измерено при Uпит= ± 15 В, Uвых≤ 1,2 В) Uсм ≤ ±5 мВ;
• Ток на входе (режимы измерения Uпит = ± 15 В, Uвых ≤ 2,2 В) Iвх.≤ 500 нА;
• Разность токов входа (режимы измерения Uпит = ± 15 В, Uвых ≤|2,2| В) Iвх разн ≤ 150 нА;
• Потребляемый ток ( измерено при Uпит = ± 15 В) I ≤ 7 мА;
• Ток КЗ (режимы измерения Uпит = ± 15 В, Uвх = ± (от 20.до.180) мВ) Iкз ≤ 45 мА;
• К-т усиления напряжения Uпит = ± 15 В: Uвых = ±10 В, f= от 0 до 50 Гц — Ку ≥ 50*10³;
• Uвых = ±7 В, f = 20 кГц Ку ≥ 300;

Она имеет наработку на отказ 50 000 часов. Все данные были получены в результате тестирования при температуре +25ОС.

Согласно справочникам в К157УД2 содержится 0,00398 г. золота.

Применение

Данную микросхему широко использовали в различных генераторах сигналов (синусоида, пила и др.), микшерах, эквалайзерах, темброблоках, слуховых аппаратах, переговорных устройствах и даже блоках питания. Она распространёна в предварительных каскадах усиления звуковой частоты (20-20000 Гц), стереофонической бытовой и студийной аппаратуре записи и воспроизведения, магнитных головках магнитофонов и др. Широко известна и популярна

, где также применяется NE555, транзистор irfs630 или irf740. Но несмотря на все плюсы, по заявленным характеристикам она все равно уступает современным ОУ.

Схемы включения К157УД2

Теперь давайте рассмотрим типичную схему включения ИМС К157УД2. Для того, чтобы обеспечить устойчивость работы операционного усилителя (ОУ), имеющего петлю отрицательной обратной связи (ООС), необходимо к корректирующим выводам подключить конденсаторы. Их ёмкость зависит от глубины ООС. Для первого усилителя это ножки 1 и 14, для второго 7 и 8.

Также возможно подключение корректирующей ёмкости между выводами 1 и 13 для первого ОУ и 7 и 9 для второго. Также возможен третий вариант схемы, где конденсаторы подключены между ножками 1 (для первого усилителя) и 7 (для второго) и общим проводом. Если провода, подающие питание на выводы ИМС 11 и 4, имеют большую длину, то нужно использовать блокирующий конденсатор.

Схемы

Схема включения к157уд2 достаточно простая. Вернее есть несколько типовых вариантов её применения для усиления звуковых сигналов. В зависимости от источника напряжения можно собрать усилитель на однополярном и двухполярном питании. На рисунке ниже приведены примеры подключения.

Пример того, как реализован предварительный усилитель на к157уд2 можно посмотреть видеоролике.

DataSheet

Описание

Микросхемы представляют собой малошумящие двухканальные операционные усилители средней точности. Имеют защиту от коротких замыканий на выходе. Содержат 53 интегральных элемента. Корпус К157УД2 типа 201.14-1, масса не более 1,22 , КБ157УД2-4 — бескорпусная. Назначение выводов К157УД2: 1 — коррекция 1-го канала; 2 — вход неинвертирующий 1-го канала (+ ); 3 — вход инвертирующий 1-го канала (—); 4 — питание (-Uп); 5 — вход инвертирующий 2-го канала; 6 — вход неинвертирующий 2-го канала; 7— коррекция 2-го канала; 8 — коррекция 2-го канала; 9 — вход 2-го канала; 11 — питание (+Uп); 13 — выход 1-го канала; 14 — коррекция 2-го канала.

1 При Т > 25 ° С рассеиваемая мощность рассчитывается по формуле Pрас, мВт=(125—T)/0,22 °С/мВт.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Аналоги

Наиболее полным аналогом К157УД2 является микросхема КР1434УД1А. Она упакована в тот же корпус и имеет то же расположение выводов. Электрические параметры также полностью совпадают. Класс точности – средний. Единственное отличие предлагаемая для замены микросхема может питаться от источника напряжения до 22 В.

Также рассматриваемую ИМС можно заменить на К157УД3. Эта модель по всем параметрам аналогична исходной. Однако она отличается меньшим уровнем шумов и поэтому при ее использовании можно получить лучшие характеристики усилителя.

Также К157УД2 можно заменить сдвоенным операционным усилителем КР140УД20Б. Среди зарубежных изделий полностью идентичных устройств не существует. Можно только подобрать по функциональным признакам. Например, установить два одинарных операционных усилителя LM301.

Микрофонные усилители

Микрофонные усилители используются для усиления сигналов, имеющих малую величину (0,2-2 мВ), до уровня 0,1-0,3 В. Входное сопротивление микрофонного усилителя, при котором обеспечивается максимальное отношение сигнал/шум, выбирается в 3 раза больше внутреннего сопротивление. Так как величина ЭДС, развиваемая микрофоном, мала, то необходимо обеспечить в микрофонном усилителе минимальный уровень шумов, приведенный ко входу. Так, при полезном сигнале на входе, равном 1 мВ, для получения отношения сигнал/шум 60 дБ необходимо обеспечить уровень шумов микрофонного усилителя, приведенный ко входу, не более 1 мкВ. Еще одно важное требование к микрофонному усилителю -это необходимость иметь запас по перегрузке не менее 26 дБ, что уменьшает вероятность появления значительных нелинейных искажений усиливаемого сигнала. Достаточно простой получается схемная реализация микрофонного усилителя при использовании операционного усилителя. Операционный усилитель следует выбирать по минимальному значению шума, приведенному ко входу. Из отечественных операционных усилителей больше других подходят КМ551УД2А (Uвх.шума — 1 мкВ) и К157УД2 (Uвх.шума = 1,6 мкВ). Из зарубежных операционных усилителей можно рекомендовать NE5532.

На рис.1 приведена схема микрофонного усилителя на операционном усилителе. Микрофонный усилитель имеет следующие параметры: Номинальное входное напряжение, мВ 1 Номинальное выходное напряжение, мВ 100 Отношение сигнал /шум, дБ 56 Рабочий диапазон частот, Гц 30-30000 Коэффициент гармоник, % 0,05 Максимальное выходное напряжение, В 7 Входное сопротивление, кОм 1 Операционный усилитель включен по схеме инвертирующего усилителя. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов К1/К2 и равен 100. При замене операционного усилителя К157УД2 на КМ551УД2А отношение сигнал/шум возрастет до 60 дБ.

На рис.2 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом. Симметрирование обеспечивается благодаря включению на входе трансформатора Т1. При таком схемном решении улучшается помехозащищенность усилителя. В качестве Т1 можно использовать трансформатор с соотношением витков первичной и вторичной обмоток от 1:7 до 1:10 и с сопротивлением первичной обмотки переменному току 0,6-1 кОм.

На рис.3 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом, в котором функции трансформатора выполняет дифференциальный усилитель на операционном усилителе ВА1. На ОА2 собран сумматор двух сигналов. Подавление помех будет тем больше, чем выше степень согласования резисторов КЗ и К4, Кб и К7, К8 и К9, К10 и К12, К11 и К13. Микрофонный усилитель имеет следующие параметры: Номинальное входное напряжение, мВ — 2 Номинальное выходное напряжение, мВ — 100 Отношение сигнал/шум, дБ — 60 Коэффициент гармоник, % — 0.05 Диапазон воспроизводимых частот, Гц — 30-30000 Минимальное сопротивление нагрузки, кОм 10 Коэффициент усиления микрофонного усилителя зависит от положения переключателя 81. При разомкнутом переключателе К=50, при замкнутом — 100. Для питания микрофонного усилителя используется стабилизированный источник с низким напряжением пульсаций или батареи.