Intersil CA3140AM — операционный усилитель с MOSFET-входом

Общее описание

CA3140AM — это высококачественный операционный усилитель (Op-Amp) от компании Intersil (ныне подразделение Renesas Electronics), сочетающий входной каскад на MOSFET-транзисторах с выходным каскадом на биполярных транзисторах. Это обеспечивает уникальное сочетание параметров:

• Сверхвысокое входное сопротивление (характерное для MOSFET)
• Высокое быстродействие (характерное для биполярных ОУ)
• Внутренняя защита входа от пробоя статическим электричеством и перенапряжений
• Выход с защитой от короткого замыкания

Прибор широко применяется в измерительной технике, аудио- и прецизионных схемах, а также как прямая замена ОУ серий 741, 324, 358, 536 при необходимости улучшения характеристик.

Технические характеристики CA3140AM

| Параметр | Значение | |---|---| | Число ОУ в корпусе | 1 | | Тип входа | MOSFET (p-канальный) | | Напряжение питания | ±2 В … ±18 В | | Сопротивление входа | ~1.5 ТОм (1,5·10¹² Ом) | | Входной ток смещения | ~10 пА (тип.), 50 пА (макс.) | | Ток смещения по току | ~5 пА (тип.) | | Напряжение смещения (Vos) | 5 мВ (тип.), 15 мВ (макс.) | | Дрейф Vos | ~8 мкВ/°C | | Частота единичного усиления | 4,5 МГц | | Скорость нарастания (Slew Rate) | 9 В/мкс | | Полоса пропускания (GBW) | 4,5 МГц | | Выходной ток (макс.) | ~40 мА (ограничен внутренней защитой) | | Выходное напряжение (Vpp) | до ±12 В при питании ±15 В и R_load=2 кОм | | Подавление синфазного сигнала (CMRR) | ~75 дБ | | Коэффициент усиления (open-loop) | ~100 000 (100 дБ) | | Диапазон рабочих температур | –55 °C … +125 °C (военный/промышленный диапазон, класс M) | | Корпус | TO-99 (metal can), CAN-8 | | Потребляемая мощность | ~120 мВт |

Класс M (Military) означает соответствие военным стандартам MIL-STD-883 — расширенный температурный диапазон (–55…+125 °C) и повышенными требованиями по надёжности.

Парт-номера (Part Numbers)

В семействе CA3140 существует множество вариантов с разными буквенными суффиксами, отличающихся корпусом, температурным диапазоном и точностью:

| Парт-номер | Корпус | Диапазон температур | Примечание | |---|---|---|---| | CA3140AE | PDIP-8 | 0…+70 °C | Коммерческий | | CA3140AM | TO-99 (CAN-8) | –55…+125 °C | Военный/промышленный | | CA3140AM96 | TO-99 | –55…+125 °C | Tape & Reel | | CA3140AS | SOIC-8 | 0…+70 °C | Поверхностный монтаж | | CA3140AT | TO-5 | –55…+125 °C | Металлический корпус | | CA3140E | PDIP-8 | 0…+70 °C | Коммерческий | | CA3140M | TO-99 | –55…+125 °C | Военный | | CA3140T | TO-5 | –55…+125 °C | Военный | | CA3140 (общий) | — | — | Обозначение семейства |

Производитель: Intersil → сейчас Renesas Electronics. Аналогичные парт-номера выпускает Harris Semiconductor (бывший владелец линейки) и Motorola.

Совместимые и замещающие модели (Drop-in замена)

CA3140 совместим по выводам и параметрам со следующими популярными ОУ (в порядке цоколёвки PDIP-8 / TO-99):

Полностью совместимая замены (цоколёвка и параметры):

• LM741 / µA741 — классический биполярный ОУ (CA3140 лучше по входному току)
• LF351 / LF411 / TL071 — JFET-входные ОУ
• CA3130 / CA3130A — родственник с ещё более высоким входным сопротивлением, но меньшим быстродействием
• CA3160 / CA3160A — версия CA3140 без защиты по входу, но с расширенной полосой
• OPA111 / OPA128 — прецизионные ОУ с электометрическим входом (ООО «Burr-Brown»)
• AD549 (Analog Devices) — аналог по сверхнизкому входному току
• LMC6001 (National/TI) — CMOS-вход, ultra-low Ib

Совместимы по цоколёвке (8-pin DIP/TO-99):

• NE5534 (аудио ОУ, low-noise — другой тип входа, но pin-to-pin)
• OP07 / OP27 / OP37 (прецизионные с биполярным входом)
• RC4558 / MC1458 / LM358 — сдвоенные ОУ (НЕ pin-to-pin — другой формат, заметка только для справки)
• MC34071 — одиночный ОУ с JFET-входом
• TL061 / TL081 — JFET-вход

⚠️ Важно: при замене CA3140 на биполярный ОУ (типа 741/OP07) учитывайте, входной ток у CA3140 на порядки меньше (пА против нА/мкА), что критично в схемах с высокоомным источником. Обратная замена (заменить 741 на CA3140) обычно возможна только с проверкой устойчивости, поскольку MOSFET-версия быстрее и может возбуждаться в медленных схемах с сильной ООС.

Типовые области применения

• Электрометрические усилители (pA-токи)
• Входные каскады АЦП среднего разрешения
• Прецизионные пиковые детекторы и устройства выборки-хранения (Sample & Hold)
• Активные фильтры и интеграторы
• Схемы генерации прецизионных токов и напряжений
• Датчики с высоким внутренним сопротивлением (фотодиоды, pH-электроды, пьезо)
• Аудио-предусилители (в определённых приложениях)
• Военная и аэрокосмическая техника (класс M)

Резюме

CA3140AM — военная версия популярного ОУ CA3140 от Intersil/Renesas в металлическом корпусе TO-99, с MOSFET-входом (Ib ≈ 10 пА), полосой 4,5 МГц, Slew Rate 9 В/мкс, диапазон температур –55…+125 °C. Является прямой pin-to-pin заменой ОУ 741-типа с радикальным улучшением входных характеристик и может служить апгрейдом для TL071/LF351 в высокоомных схемах. Совместим с большинством одиночных ОУ в 8-выводных корпусах стандарта 741.