Что такое LM358 и каковы его основные характеристики. Для чего используется этот операционный усилитель. Какие типовые схемы включения LM358 существуют. Какие преимущества дает применение LM358 в электронных устройствах. Как правильно подключать и использовать LM358 в своих проектах.
Общие сведения об операционном усилителе LM358
LM358 представляет собой сдвоенный операционный усилитель общего назначения, который широко применяется в различных электронных устройствах. Он отличается следующими ключевыми характеристиками:
- Содержит два независимых операционных усилителя в одном корпусе
- Работает от однополярного питания в диапазоне от 3 В до 32 В
- Низкое энергопотребление — около 0,7 мА на канал
- Внутренняя частотная компенсация
- Диапазон входного синфазного сигнала включает отрицательную шину питания
- Выпускается в различных корпусах — DIP8, SO8, TSSOP8 и др.
Благодаря этим особенностям LM358 является универсальным и удобным решением для многих схем с однополярным питанием.
Основные параметры и технические характеристики LM358
Рассмотрим подробнее ключевые параметры операционного усилителя LM358:
- Напряжение питания: от 3 В до 32 В (однополярное) или ±1.5 В до ±16 В (двуполярное)
- Потребляемый ток: типично 0,7 мА на канал
- Коэффициент усиления по напряжению: 100 дБ
- Входной ток смещения: 20 нА (типовое значение)
- Входное напряжение смещения: 2 мВ (максимум 7 мВ)
- Диапазон входного синфазного сигнала: от 0 В до V+ — 1.5 В
- Скорость нарастания выходного напряжения: 0,6 В/мкс
- Полоса пропускания единичного усиления: 1 МГц
Эти параметры позволяют использовать LM358 в широком спектре аналоговых схем, не требующих высокого быстродействия.
Типовые применения LM358
Благодаря своим характеристикам, LM358 нашел применение во многих областях электроники:
- Усилители датчиков и преобразователей
- Активные фильтры
- Компараторы
- Генераторы сигналов
- Интеграторы и дифференциаторы
- Повторители напряжения
- Источники тока
- Усилители для аудиоприменений
Такая универсальность делает LM358 популярным выбором для радиолюбителей и профессиональных разработчиков.
Схема включения LM358 в качестве неинвертирующего усилителя
Одна из базовых схем включения LM358 — неинвертирующий усилитель. Рассмотрим ее подробнее:
- Входной сигнал подается на неинвертирующий вход (+)
- Инвертирующий вход (-) соединен с выходом через резистор обратной связи R2
- Между инвертирующим входом и землей включен резистор R1
- Коэффициент усиления определяется отношением R2/R1
- Формула усиления: K = 1 + R2/R1
Такая схема обеспечивает усиление без инверсии фазы входного сигнала. Величину усиления легко задать выбором номиналов резисторов.
Применение LM358 в качестве компаратора напряжения
LM358 часто используется для сравнения двух напряжений в схемах компараторов:
- На инвертирующий вход подается опорное напряжение
- На неинвертирующий вход — измеряемое напряжение
- Выход переключается в высокий уровень, когда измеряемое напряжение превышает опорное
- Для задания гистерезиса используется положительная обратная связь
- Выход может управлять светодиодом или транзисторным ключом
Такие компараторы применяются в различных устройствах контроля и сигнализации.
Схема активного фильтра на базе LM358
LM358 позволяет легко реализовать активные RC-фильтры различных типов:
- Фильтр нижних частот (ФНЧ)
- Фильтр верхних частот (ФВЧ)
- Полосовой фильтр
- Режекторный фильтр
Рассмотрим схему простого ФНЧ первого порядка:
- Входной сигнал подается через резистор R на инвертирующий вход
- Между инвертирующим входом и выходом включен конденсатор C
- Неинвертирующий вход заземлен
- Частота среза определяется как fc = 1/(2πRC)
Такой фильтр ослабляет высокочастотные составляющие входного сигнала.
Использование LM358 для усиления сигналов датчиков
LM358 хорошо подходит для усиления слабых сигналов различных датчиков:
- Термопар
- Тензодатчиков
- Фотодиодов
- Пьезоэлектрических преобразователей
Типовая схема включения:
- Датчик подключается к неинвертирующему входу
- Используется схема неинвертирующего усилителя
- Коэффициент усиления выбирается в зависимости от уровня сигнала датчика
- Может потребоваться фильтрация помех на входе
Такие схемы позволяют согласовать выходной сигнал датчика с входным диапазоном АЦП.
Преимущества использования LM358 в электронных устройствах
Применение LM358 дает разработчикам ряд преимуществ:
- Низкая стоимость и доступность
- Простота применения благодаря внутренней частотной компенсации
- Возможность работы от однополярного питания
- Низкое энергопотребление
- Два независимых ОУ в одном корпусе
- Широкий диапазон напряжений питания
- Возможность работы при входном синфазном напряжении до уровня земли
Эти особенности делают LM358 отличным выбором для многих аналоговых схем.
Экономичный усилитель мощности звуковых частот на LM358
Схема простого УНЧ с низким потреблением тока для приёмников, плееров и прочих
устройств с питанием от батареек или аккумулятора.
Режим класса С в действии.
Современная элементная база позволяет создавать электронные устройства с очень низким потреблением тока, будь то: миниатюрный приёмник,
плеер или какое-либо иное устройство, подразумевающее питание от гальванических или химических источников тока.
Зачастую главным поедателем электрической энергии в устройстве выступает усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ), он же — усилитель низких частот (УНЧ).
И если выходная мощность усилителя — это параметр небесполезный, т. е. параметр, описывающий качественные параметры УНЧ, то ток покоя в режиме молчания — абсолютно паразитная величина, снижающая КПД как усилителя, так и всего устройства в целом.
Избавиться от этой паразитной величины довольно просто — достаточно ввести выходной каскад в режим класса C. Данный режим имеет очень высокий КПД (около 90%), но зачастую сопровождается большими искажениями усиливаемого сигнала, т. к. рабочая точка транзисторов находится за точкой отсечки полупроводника, а конкретно — на 0,6…0,7В ниже начала области относительной линейности.
Итак, поскольку мне (да думаю и многим другим) в радиолюбительской практике часто нужен достаточно качественный, но очень
небольшой и экономичный звуковой усилитель, работающий от батарейки системы «Крона», было решено остановиться на следующем
схемотехническом решении:
Рис.
Усилитель выполнен на распространённом операционном усилителе LM358, который в одном корпусе содержит два независимых маломощных операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и частотной компенсацией. Отличается низким потреблением тока (~0,7мА) и возможностью работать в схемах с однополярным питанием от 3 до 32 вольт.
Собственно говоря, именно эти 0,7 мА УНЧ и потребляет от батарейки в режиме молчания. А если сравнивать его с популярной микросхемой усилителя мощности LM386 с током покоя 4…5 мА, то разница в 4мА для маломощной батарейки это, поверьте, приличная величина, которая позволяет значительно продлить срок её службы.
На первой половинке LM358 (ОР.1.1) выполнен обычный неинвертирующий каскад усиления, входное сопротивление которого составляет ~ 100 кОм, а коэффициент усиления регулируется переменным резистором R3 в диапазоне от 2 до 200.
Выходные транзисторы, работающие в режиме класса C, охвачены со второй половиной LM358 100% ООС и образуют обычный повторитель
напряжения.
Для получения максимальной выходной мощности важно, чтобы их коэффициент передачи тока был не менее 2000/Rн.
Следует отметить, что LM358 относится к редкому типу микросхем с несимметричным ограничением выходного сигнала при напряжении на выходе, равном половине Еп. Поэтому для получения максимальной неискажённой выходной мощности в схему введён подстроечный резистор R4. Регулировкой этого подстроечника необходимо добиться одновременного начала ограничения обеих полуволн. Лучше всего это сделать при помощи генератора и осциллографа, а при их отсутствии — посредством собственного слухового аппарата при максимально громком воспроизведении какого либо музыкального, либо иного материала.
Так как усилитель используется мной в основном для экспериментальных целей и подразумевает работу совместно с наушниками, то я без
зазрения совести впаял в выходном каскаде маломощные транзисторы из имеющихся в наличии — КТ3102 и КТ3107. Усилитель, подключённый
к звуковому разъёму телефона, продемонстрировал отличное качество воспроизведения музыки при любых уровнях громкости, по крайней мере —
лучшее, чем сам телефон с подключёнными к нему напрямую наушниками.
При использовании транзисторов, указанных на схеме, выходная мощность усилителя при работе на 4…8 — омную нагрузку составит 500…600 мВт.
Автоматический ночник с использованием LM358. Схема
в Освещение 0 2,690 Просмотров
Этот проект может найти широкое применение на улице, в садах и общественных местах, где трудно назначить человека для управления освещением.
Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…
Подробнее
Автоматический ночник, как следует из названия, предназначен для автоматического включения и выключения источника света без участия человека. Устройство измеряет интенсивность света окружающей среды и определяет, день сейчас или ночь.
Свет автоматически включается, когда вокруг темно, и выключается, когда уровень освещения повышается до определенного уровня. Датчиком для определения интенсивности света является фоторезистор (LDR).
Необходимые компоненты
- Фоторезистор резистор (LDR)
- Операционный усилитель LM358
- Резистор 22кОм
- Резистор 10кОм
- Подстроечный резистор 10 кОм
- Транзистор BC547
- Диод 1N4148
- Реле на 12 В
Принципиальная электрическая схема
Описание работы автоматического ночника
Основная часть этой схемы – фоторезистор (LDR). Это фотодатчик, представляющий собой особый вид резистора, сопротивление которого уменьшается при воздействии света. Кроме того, он обеспечивает высокую устойчивость в темноте. Величина сопротивления изменяется от нескольких сотен ом до мегаомов.
Фоторезистор входит в состав делителя напряжения, поэтому в зависимости от интенсивности света изменяется напряжение на LDR. Напряжение с LDR поступает на положительный вывод компаратора. Далее необходимо иметь опорное напряжение для сравнения с напряжением на LDR.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров.
..
Подробнее
Это опорное напряжение создается с помощью переменного резистора RV1, который по сути своей тоже является делителем напряжения. Таким образом, этот переменный резистор можно использовать для регулировки чувствительности схемы.
Далее в работу вступает компаратор, построен на операционном усилителе LM358, который сравнивает уровни напряжения на своих двух входах и в соответствии с этим выдает выходной сигнал. Если напряжение на положительном входе больше чем на отрицательном, то выход будет в высоком состоянии. Если же напряжение на отрицательном больше чем на положительном входе, выход будет иметь низкое состояние.
Когда вокруг темно сопротивление фоторезистор будет большим и на положительном входе компаратора напряжение будет выше, чем опорное напряжение на отрицательном входе. В результате этого выход компаратора будет иметь высокое состояние.
Сигнал с выхода компаратора поступает на транзистор Q1 (BC547), работающий в ключевом режиме. Поскольку на переходе база-эмиттер появляется достаточное напряжение, транзистор переходит в насыщение, тем самым включая электромагнитное реле.
Реле своими контактами включает освещение. Диод D1 (1N4148), подключенный параллельно катушки реле, защищает транзистор от выбросов ЭДС самоиндукции, возникающая при отключении реле.
Лампа подключается к нормально разомкнутым контактам реле, так как она должна быть выключена, когда катушки реле не находятся под напряжением. Если на выходе компаратора низкий уровень, то транзистор заперт, реле будет обесточено, и лампа не будет гореть.
Примечание: Фоторезистор необходимо установить таким образом, чтобы свет от лампы L1 (подключенной к этой цепи) не падал на него.
Источник питания
В зависимости от рабочего напряжения обмотки реле вы можете выбрать напряжение питания схемы от 3 до 32 В.
Предпочтительно для этой схемы использовать бестрансформаторный источник питания. Для этого можно использовать следующую схему:
Внимание! Схема данного источника питания не имеет гальванической развязки с электросетью! При наладке и эксплуатации ее необходимо соблюдать меры предосторожности.
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
LM358Ночник 2021-01-08
С тегами: LM358 Ночник
Компоновка схем и модулей печатной платы операционного усилителя LM358 | Блоги
Захария Петерсон
| Создано: 12 ноября 2020 г.  |  Обновлено: 16 ноября 2020 г.
В предыдущем посте мы сосредоточились на создании простого активного усилителя с использованием операционного усилителя TI LM386. Мы продолжим с последней схемы этого руководства, а затем пройдемся по процессу, чтобы создать готовую топологию печатной платы в Altium Designer®. Этот макет содержит схему операционного усилителя LM358, работающую на звуковых частотах, а также ряд других компонентов.
Количество компонентов достаточно мало, а диапазон частот достаточно низок, чтобы мы могли разместить все компоненты на одном слое. Готовая версия нашей печатной платы будет выглядеть примерно так:
Ниже приведена схема, которую мы будем использовать, чтобы начать компоновку нашей печатной платы, но с одним небольшим исправлением: обозначение динамика было обновлено до SP1. На изображении ниже мы уже добавили схему в новый проект платы, и теперь мы готовы добавить в проект пустую плату, чтобы начать компоновку.
Создать новый файл платы
Теперь, когда схема завершена, вы захотите добавить ее в новый проект платы и создать пустой макет платы. Перейдите на панель Navigator, щелкните правой кнопкой мыши файл проекта платы и выберите Добавить новое в проект ⟶ Плата. После открытия нового файла вы должны увидеть пустой документ платы:
Пустая плата в окне редактора плат.
На этом этапе я обычно отключаю опцию «автоматический генератор помещения» перед импортом компонентов в новую плату. Это избавит вас от предопределенного красного поля, которое вы увидите после импорта компонентов в новый файл платы. Обратите внимание, что это не обязательно, но упрощает задачу, если вам не хочется группировать компоненты по комнатам при создании макета. Чтобы отключить эту опцию, перейдите к Проект ⟶ Параметры проекта ⟶ Создание класса затем снимите флажок Создать помещения .
Импорт компонентов схемы
После того, как вы сохранили свой проект с новым файлом платы и в ваши схемы не вносились другие изменения, вы готовы импортировать свои компоненты. После сохранения проекта производителя платы перейдите к Design ⟶ Import Changes from [PCB Project].prjPCB . Вы увидите экран Engineering Change Order, который позволит вам выбрать, какие компоненты вы хотите импортировать в топологию печатной платы:
На экране Engineering Change Order вы выбираете, какие компоненты импортировать из схемы в пустой документ платы.
Если ваша топология печатной платы в настоящее время не содержит каких-либо компонентов и вы просто хотите импортировать все, просто выберите Execute Changes , затем Close . Для более сложных проектов вы можете щелкнуть по разным группам компонентов для импорта, чтобы вы могли работать с разными разделами компоновки печатной платы. В противном случае вы можете просто выбрать все, и ваши компоненты будут размещены в нижней правой части документа платы:
Схема печатной платы с импортированными компонентами.Расположение компонентов
Отсюда вы можете просто перетащить рамку выбора на все компоненты и перетащить их в любое место на печатной плате. Первоначальное размещение компонентов не так критично; вы будете перемещать их, чтобы легко прокладывать дорожки по плате. Вы можете начать переупорядочивать каждый компонент, максимально следуя рекомендациям по маршрутизации, пока не достигнете конфигурации размещения, которая, по вашему мнению, будет работать.
Есть две полезные функции, которые помогут вам быстро расположить компоненты на плате при создании топологии печатной платы:
- Показать цепи: Один из простых способов увидеть, какие соединения будут разводиться вместе с дорожками, — это показать цепи в Редактор печатных плат. Сети отображаются в виде белых линий, проходящих между разными контактными площадками на посадочных местах вашей печатной платы. В окне редактора плат нажмите клавишу N и выберите Show Connections ⟶ All , чтобы отобразить цепи.
- Вращение компонентов: Функция, которая экономит мне много времени, — это ярлык для вращения компонентов. Вместо того, чтобы заходить в меню «Правка», чтобы повернуть компонент, вы можете нажать пробел при перетаскивании компонента. Это повернет деталь на 90 градусов, пока вы перетаскиваете компонент.
- Подсветка цепей: На такой простой доске вам, вероятно, не понадобится подсветка цепей, но она становится очень полезной, когда макет становится плотным.
Это дает вам простой способ отслеживать соединения по всей разводке печатной платы.
Это дает вам простой способ отслеживать соединения по всей разводке печатной платы.Расположение ниже показывает окончательное расположение компонентов, которые я буду использовать для этой схемы операционного усилителя LM358. Здесь вы можете увидеть сети, соединяющие контакты/площадки на разных компонентах.
Расположение компонентов печатной платы для нашей схемы операционного усилителя LM358 и разводка печатной платы.Изменение размера платы
Теперь, когда компоненты расположены на плате, пришло время установить соответствующий размер платы для этой печатной платы. Чтобы изменить размер доски (черный фон), перейдите к пункту 9.0005 Просмотр ⟶ Режим планирования платы . Когда вы увидите зеленую доску, перейдите к Design ⟶ Redefine Board Shape . Вы сможете трассировать плату любого размера вокруг вышеуказанных компонентов. По умолчанию угол печатной платы будет установлен на угол 45 градусов.
Чтобы изменить это, нажмите Shift + Пробел для переключения между различными параметрами. Я обычно придерживаюсь 90 градусов.
Установка исходной точки
Исходная точка важна в любом CAD-документе, поскольку она определяет, где будут находиться все остальные объекты на плате. Ваша производственная документация, особенно файлы Gerber, должны быть разработаны так, чтобы соответствовать тому же происхождению на плате. Поскольку вы изменили расположение компонентов, а также размер платы, рекомендуется размещать исходную точку в интуитивно понятном месте.
Типичная практика заключается в использовании декартовых координат и размещении начала координат в левом нижнем углу доски. Это означает, что каждое другое место на доске будет иметь положительные значения координат x и y. Чтобы установить исходную точку, просто перейдите к Edit ⟶ Origin ⟶ Set и поместите ее туда, куда пожелаете.
Настройка правил проектирования для маршрутизации трасс
После определения размера платы и размещения исходной точки можно настроить правила проектирования, необходимые для начала маршрутизации трасс от контакта к контакту. Чтобы установить какие-либо правила трассировки, такие как ширина трассы по умолчанию, требования к кольцевому кольцу и т. д., перейдите к пункту 9.0005 Создайте ⟶ Правила и создайте, удалите или измените любые правила, которые вы хотите внедрить в начале процесса отслеживания. В этом уроке вы оставите все правила как есть, поскольку мы работаем с низкоскоростными/низкочастотными сигналами.
После настройки этих правил проектирования можно приступать к маршрутизации трасс. Altium Designer включает в себя инструмент Autorouter, который может дать некоторые полезные результаты на такой простой плате, как эта, или вы можете использовать интерактивные функции трассировки. Как и при создании границы доски, вы можете нажать Shift + Пробел для переключения между различными формами углов.
Мне нравится оставлять для этого набора значение угла 45 градусов по умолчанию, поскольку оно больше всего напоминает конфигурацию, подобную Tron. Схема полностью разведенного операционного усилителя LM358 показана ниже:
Добавление переходных отверстий в ваш проект печатной платы
Поскольку в этом примере требуется вход от источника звука, вам потребуется добавить несколько очень простых портов для источника, к которому можно припаять. Это может быть специальный разъем или что-то простое, например штыревой разъем. Один из простых способов добавить штырьковый разъем или две точки пайки для внешних проводов — добавить на плату большие переходные отверстия с покрытием.
Вы можете использовать шаблон переходных отверстий по умолчанию для размещения переходных отверстий в топологии платы. Перейдите к верхней панели инструментов и выберите Place Via и просто поместите его в нужное место.
Возможно, вам придется назначить Net для каждого переходного отверстия, прежде чем будет разрешено подключение трассы, особенно если это подключение питания. Для этого дважды щелкните соответствующий переход и в разделе Net выберите, к какой сети вы будете подключаться. В нашем примере я разместил их в удобном месте для доступа нашего пользователя и добавил трассировки непосредственно к ним:
Появляется печатная плата
После выполнения этих шагов вы можете приступить к подготовке файлов Gerber, документации по сборке и других материалов для производителя, чтобы начать производство вашей платы. Вы можете спроектировать множество других печатных плат для различных приложений благодаря огромному набору инструментов проектирования и компоновки в Altium Designer.
Если вы хотите узнать больше о платформе Altium Designer и о том, как она может значительно помочь вам в разработке, не стесняйтесь обращаться к эксперту Altium Designer уже сегодня.
LM358 Спецификация и схема расположения выводов — маломощный сдвоенный операционный усилитель
Операционный усилитель LM358 относится к типу сдвоенных операционных усилителей малой мощности, состоящих из двух независимых операционных усилителей с высоким коэффициентом усиления и внутренней частотной компенсацией, которые были разработаны специально для работают от одного источника питания в широком диапазоне напряжений.
LM358 доступен в корпусе размером с чип (8-Bump micro SMD) с использованием технологии корпуса micro SMD от National. Возможна также работа от раздельных источников питания, а низкий потребляемый ток источника питания не зависит от величины напряжения источника питания.
Операционный усилитель LM358 отличается низким энергопотреблением, диапазоном синфазного входного напряжения, простирающимся до земли/VEE, а также работой с одним или раздельным питанием.
Он имеет несколько явных преимуществ по сравнению со стандартными типами операционных усилителей в приложениях с однополярным питанием.
Усилитель может работать при напряжении питания от 3,0 В до 32 В. Входной диапазон синфазного сигнала включает отрицательное напряжение питания, что устраняет необходимость во внешних компонентах смещения во многих приложениях. В диапазон выходного напряжения также входит отрицательное напряжение источника питания.
LM358 Техническое описание
Скачать LM358 Техническое описание в формате PDF
Согласно техническому описанию LM358, он оснащен: от 3,0 В до 32 В
Усилитель LM358 используется в различных схемах, наиболее распространенные области применения:
- Усилители преобразователей
- Обычные схемы операционных усилителей
- Интегратор, дифференциатор, сумматор, сумматор, повторитель напряжения и т. д.
- Блоки усиления по постоянному току, цифровые мультиметры, осциллографы
- Компараторы (управление контуром и регулирование)
д.LM358 Распиновка
Операционный усилитель LM358 имеет всего 8 контактов. Тем не менее, вам нужно знать функции каждого контакта, прежде чем он сможет работать лучше для вас.
Схема контактов LM358 показана на рисунке ниже:
Конфигурации контактов LM358 перечислены ниже:
- Контакт 1, ВЫХОД1, выход операционного усилителя 1
- Контакт 2, INPUT1-, инвертирующий вход операционного усилителя 1
- Контакт 3, INPUT1+, неинвертирующий вход операционного усилителя 1
- Контакт 4, VEE, GND, заземление или отрицательное напряжение питания
- Контакт 5, INPUT2+, неинвертирующий вход операционного усилителя 2
- Контакт 6, INPUT2-, инвертирующий вход операционного усилителя 2
- Контакт 7, OUTPUT2, выход операционного усилителя 2
- Контакт 8, VCC, положительное напряжение питания
LM358 Схема
Принципиальные схемы могут помочь нам лучше понять, как компонент или микросхема используется и работает в схемах.
