Лм358 схема включения: схемы включения и практическое применение

РАБОТА ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ LM358

Под термином «операционный усилитель» подразумевается микросхема дифференциальный усилитель постоянного тока, с высоким коэффициентом усиления и высоким входным сопротивлением, адаптированная для работы с внешней цепью отрицательной обратной связи.

Операционный усилитель (ОУ) имеет сложную внутреннюю структуру, в которую не будем углубляться сосредоточившись на практическом применении. Графический символ операционного усилителя относится не к его внешнему виду (тем более что он может быть доступен в различных корпусах), а к принципу работы:

Графический символ операционного усилителя. We (In) – вход, Wy (Out) – выход

Символ этот очень упрощен. Если бы мы хотели разместить на нем все необходимые детали обвязки и коррекции, пришлось бы нарисовать еще контакты. Но чаще всего этого достаточно.

Принцип действия ОУ

Подаем на усилитель через входы, обозначенные здесь символом We (+) так называемый неинвертирующий вход и / или We (-) так называемый инвертирующий вход некоторый сигнал. У него может быть даже очень небольшое напряжение. Разница входного напряжения называется дифференциальным напряжением.

Этот усилитель является своего рода компаратором – он будет сравнивать оба сигнала друг с другом и вести себя по-разному в зависимости от того, какой сигнал будет сильнее:

We (+) > We (-) => Wy ~ Uпит – Uwo

Если подадим более высокое напряжение на неинвертирующий вход We (+), чем на инвертирующий вход We (-), выход будет близок к напряжению Uпит, подаваемому на усилитель, за вычетом падения напряжения на усилителе Uwo.

We (+) < We (-) => Wy ~ 0 В

Если подадим более низкое напряжение на вход неинвертирующего We (+), чем на вход инвертирующего We (-) контакта, выход будет близок к нулю.

We (+) = We (-) => Wy ~ 0 В

Если подадим один и тот же сигнал на оба входа (называемый в данном случае недифференциальным сигналом), выходное напряжение будет близко к нулю.

Операционный усилитель, с которым будем проводить тесты, имеет обозначение LM358 (это наверное самая распространённая микросхема ОУ). Согласно информации из документации, это двойной усилитель напряжения (то есть два усилителя в одном корпусе), поэтому он имеет восемь контактов:

Слева операционный усилитель LM358; Справа схема его контактов

Вывод 8 (напряжение питания) и вывод 4 (масса) являются общими для обоих усилителей. Остальные ножки раздельные:

1. первый усилитель состоит из ножек: 3 (We (+)), 2 (We (-)), 1 (выход).
2. второй усилитель состоит из ножек: 5 (We (+)), 6 (We (-)), 7 (выход)

Если присмотритесь, то заметите небольшое углубление на одной стороне корпуса. На схеме в примечании вместо углубления рядом с цифрой 1 есть черная точка. Это стандартный способ маркировки передней части микросхемы. Ножки всегда нумеруются последовательно, начиная с выемки (или точки) против часовой стрелки.

Операционный усилитель LM358 с маркировкой ключа

Проверим как это выглядит на практике – соберем макетную плату. Напряжение питания 6 В. Для желто-зеленого светодиода выбран резистор 220 Ом. Потенциометр P1 на 10 кОм.

Внимание! Перед подключением блока питания к схеме на плате убедитесь, что операционный усилитель подключен правильно, иначе можете его повредить.

Вариант 1. Резистор R1 и светодиод D1 (желтый) подключены между плюсом блока питания и выходом операционного усилителя; неинвертирующий вход We (+) (третий вывод усилителя) также подключен к плюсу питания.

Схема из источника питания B1, операционного усилителя LM358, резистора R1, потенциометра P1 и диода D1

Напряжение на входе We (+) (вывод 3) выше напряжения на входе We (-) (вывод 2), поэтому на выходе усилителя (вывод 1) получаем напряжение близкое к напряжению питания, минус падение напряжения на усилителе. Разность потенциалов между источником питания B1 и выходом операционного усилителя будет слишком низкой для питания светодиода, поэтому он останется выключенным.

Вариант 2. Резистор R1 и светодиод R1 (в моем случае желтый) подключены между «плюсом» блока питания и выходом операционного усилителя; неинвертирующий вход We (+) (третий вывод усилителя) подключен к земле.

Напряжение на входе We (+) (вывод 3) ниже напряжения на входе We (-) (вывод 2), поэтому выход усилителя (вывод 1) будет близок к 0 В. Разности потенциалов между источником питания B1 и выходом операционного усилителя будет достаточно для питания светодиода, поэтому он будет светиться.

Вариант 3. Резистор R1 и светодиод D1 (теперь зеленый) подключены между выходом операционного усилителя и землей; неинвертирующий вход We (+) (третий выходной контакт усилителя) подключен к «плюсу» источника питания.

Напряжение на входе We (+) (вывод 3) выше напряжения на входе We (-) (вывод 2), поэтому на выходе усилителя (вывод 1) получаем напряжение, близкое к напряжению питания минус падение напряжения на усилителе. Разности потенциалов между выходом операционного усилителя и землей будет достаточно для питания светодиода, поэтому он будет светиться.

Вариант 4. Резистор R1 и светодиод D1 (зеленый) подключены между выходом операционного усилителя и массой; неинвертирующий вход We (+) (третий вывод усилителя) подключен к земле.

Напряжение на входе We (+) (вывод 3) ниже напряжения на входе We (-) (вывод 2), поэтому выход усилителя (вывод 1) будет близок к 0 В. Никакая разность потенциалов между выходом операционного усилителя и землей не предотвратит включение светодиода, поэтому он останется выключенным.

Собраны результаты опытов в таблице ниже:

Результаты проведенного эксперимента – влияние подключения We (+) – третьей ножки усилителя и свечения светодиода

Верна ли приведенная выше схема для всех операционных усилителей? Нет. Возьмем, к примеру, еще один, очень похожий операционный усилитель LM393. Он может проводить электричество только от точки в цепи с более высоким потенциалом (аналогично линиям 1 и 2 в таблице). Он не проводит ток от выхода усилителя к точке в цепи с более низким потенциалом напряжения, например к земле (позиции 3 и 4 в таблице). Другими словами, если бы мы использовали усилитель LM393 для эксперимента который только что проводили, зеленый светодиод не светился бы независимо от входных сигналов.

Почему это происходит? Здесь более подробно рассмотрим внутреннюю структуру обоих усилителей:

Схема внутреннего устройства операционных усилителей: а) LM358; б) LM393

Схема слева (a) показывает внутреннюю структуру усилителя LM358, а схема справа (b) – LM393. Обе схемы сложны, поэтому не будем вдаваться в подробности. Сосредоточимся только на транзисторах, размещенных перед выходом (помечены как OUT или OUTPUT). В LM358 прямо перед выходом есть два транзистора, которые проводят электричество в разных направлениях (пометили их красным кружком). LM393 имеет только один транзистор непосредственно перед выходом (также в красном кружке), который предотвращает прохождение тока от усилителя через выход к земле (или к части схемы с более низким потенциалом).

Операционный усилитель адаптирован для работы с внешней цепью отрицательной обратной связи. Дело в том, что часть выходного сигнала может подаваться обратно на вход или наоборот со входа на выход усилителя. Может быть несколько конфигураций с использованием операционного усилителя и усилителя обратной связи (например, суммирующий, вычитающий, интегрирующий и дифференцирующий усилитель), но тут рассмотрим только две из самых простых и наиболее популярных из них – неинвертирующий и инвертирующий.

Неинвертирующий усилитель

Графический символ неинвертирующего усилителя

Напряжение, подаваемое на вход We (+) выше, чем подаваемое на We (-), поэтому выходной сигнал большой, потому что он близок к напряжению питания Uпит, за вычетом падения напряжения на усилителе Uwo (We (+) > We (-) => Wy ~ Uпит – Uwo). Часть выходного сигнала возвращается через резистор на вход We (-), таким образом этот сигнал становится больше, чем напряжение на We (+), и напряжение на выходе становится близким к 0 В (We (+) < We (-)) => Wy ~ 0 В). Вследствие падения напряжения на выходе (и отсутствия на нем усиления сигнала на We (-)) напряжение на We (+) снова будет больше We (-).

На практике быстро устанавливается состояние равновесия при котором выходной сигнал будет постоянным. Его размер легко рассчитать по формуле:

Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]

Предположим, что на вход We (+) поступает напряжение 0,5 В, а на выходе хотим получить в 5 раз больше, то есть 2,5 В. Подставим данные в формулу:

Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]

2,5 В = 0,5 В x [(R1 + R2) / R1]

[(R1 + R2) / R1] = 2,5 В / 0,5 В

[(R1 + R2) / R1] = 5

Отношение суммы сопротивлений резисторов R2 и R1 к R1 должно дать нам 5. Итак, предположим, что сопротивление R2 = 10 кОм и R1 = 2,2 кОм (соотношение их сопротивлений составляет 5,54).

Соберем всё на макетной плате по следующей схеме:

Прежде всего необходимо убедиться, что на вход We (+) подается соответствующее напряжение. Для этого подключите вольтметр между землей и третьей ножкой усилителя, а затем поверните ручку потенциометра до тех пор, пока мультиметр не покажет результат 0,5 В (или как можно более близкий).

Теперь измерьте напряжение на выходе усилителя, то есть между первым контактом и массой. Теоретически должны получить результат близкий к 2,5 В. Между тем, показание вольтметра составляет целых 2,88 В.

Откуда эта разница? Помните, мы не использовали резисторы с коэффициентом 5,54, а не 5. Давайте снова подставим данные (на этот раз реальные) в формулу:

Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]

Uwy = 0,51 В x [(2,16 кОм + 10 кОм) / 2,16 кОм

Uwy = 0,51 В x 5,63

Uwy = 2,87 В

Теоретически и практически получили почти такой же результат – 2,87 В.

Инвертирующий усилитель

Графический символ инвертирующего усилителя

Принцип действия будет объяснен на основе схемы:

Некоторым нововведением на схеме выше являются два источника питания (B1, B2), каждый из которых будет иметь напряжение 3 В. Но в нашем распоряжении только одна аккумуляторная батарейка. Это не будет проблемой – подключим вывод из центра за второй батареей. Таким образом получаем два источника питания по 3 В каждый.

Кроме того для сборки указанной схемы на макетной плате используйте: P1 – потенциометр, R1 – резистор 2,2 кОм, R2 – резистор 10 кОм (резисторы будут иметь такие же номиналы, как и в предыдущем эксперименте), D1 – зеленый светодиод, D2 – красный светодиод.

Подключим узел между источниками напряжения к земле – теоретически это будет нулевая точка. Это сделано только для расчетов.

Теперь проверим что будет, если ползунок потенциометра повернуть как можно дальше к земле. Красный светодиод будет тускло светиться. Почему? Когда регулятор потенциометра P1 заземлен, сигнал, поступающий на усилитель со входа We (+), больше, чем We (-). Посчитаем какое напряжение ожидаем получить на выходе в этом случае.

Uwy = – (R2 / R1) x Uwe (-)

Uwe (-) в этой ситуации связан с точкой, которая по отношению к нашей нулевой точке (теоретической массе) имеет напряжение -3 В, и это значение подставляем в формулу:

Uwy = – (10 кОм / 2,2 кОм) x -3 В

Uwy = – 4,54 x -3 В

Uwy = 13,62 В

На выходе ожидаем 13,62 В – почему? Ведь питаем схему только от 4-х аккумуляторов с общим напряжением 6 В! Можно ли на выходе получить 13,62 В? Конечно нет. Полученный нами теоретический результат лишь доказывает, что усилитель полностью насыщен. В этой ситуации на выходе мы можем получить только предельное напряжение питания, за вычетом падения напряжения на самом усилителе. На практике получился результат: 1,57 В.

Теперь осторожно повернём ручку потенциометра. В какой-то момент красный светодиод погаснет, а зеленый загорится. Чем дальше потенциометр находится от земли, тем большее напряжение будет поступать на вход We (-), пока оно не станет больше чем напряжение на входе We (+). Согласно сказанному, если сигнал на входе We (-) больше сигнала на входе We (+), на выходе получим напряжение близкое к 0 В. Но помните, что резистор R2 соединяет вход We (-) с выходом, тем самым становясь каналом для тока, который каким-то образом обходит усилитель и подключается к току на выходе. Какого напряжения тогда ждем на выходе?

Uwy = – (R2 / R1) x Uwe (-)

Uwe (-) в этой ситуации связан с точкой, которая имеет напряжение +3 В по отношению к нулевой точке (теоретическая масса), и это значение, которое подставим для формулы:

Uwy = – (10 кОм / 2,2 кОм) x + 3 В

Uwy = – 4,54 x 3 В

Uwy = – 13,62 В

Получили тот же результат что и раньше, но со знаком минус.

Почему не получили одинаковые значения, но с противоположными знаками? Причина может заключаться в том, что усилитель работает на предельных значениях, поэтому результат может быть неверным. По этой причине будем выполнять другие измерения в диапазоне, в котором усилитель работает линейно.

Для этого установим ручку потенциометра немного вправо и немного левее от центра.

Вариант 1. На усилитель подадим напряжение + 0,2 В (естественно относительно теоретической нулевой точки). Для этого поднесите красный щуп вольтметра к средней ножке потенциометра, а черный – к третьей ножке усилителя. Осторожно поверните ручку потенциометра, пока мультиметр не покажет 0,2 В (в этом эксперименте светодиоды можно удалить, чтобы они не мешали измерениям).

Теперь измерьте напряжение на выходе – черный щуп к третьему и красный щуп к первому выводу усилителя. Как и положено настоящему инвертирующему усилителю, после подачи небольшого положительного напряжения получаем на выходе гораздо более высокое напряжение, но со знаком минус!

Вариант 2. Подадим на усилитель напряжение – 0,21 В (опять же по отношению к теоретической нулевой точке). Для этого поднесите красный щуп вольтметра к средней ножке потенциометра, а черный – к третьей ножке усилителя. Осторожно поверните ручку потенциометра, пока мультиметр не покажет – 0,21 В.

Измерьте выходное напряжение так же, как и раньше (черный щуп к третьему, красный щуп к первому контакту усилителя). Результат станет таким же, но на этот раз со знаком плюс.

Для обобщения информации о неинвертирующем и инвертирующем усилителе будут использованы два графика:

Неинвертирующий усилитель – небольшой сигнал на входе (положительный) даст большой сигнал на выходе (тоже положительный)

Инвертирующий усилитель – небольшой сигнал на входе (положительный) даст большой сигнал на выходе (отрицательный), а небольшой сигнал на входе (отрицательный) даст большой сигнал на выходе (положительный).

Конечно это простейшие схемы включения ОУ, и есть ещё немало всяких нюансов, но если вы хорошо поймёте хотя бы это, то уже встанете на более высокую ступень радиолюбительства!

   Форум

Микросхема lm358 и ее применение схема.

Стабилизатор тока для зарядки аккумулятора — зарядное со стабилизацией тока

Микросхема LM358 в одном корпусе содержит два независимых маломощных операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и частотной компенсацией. Отличается низким потреблением тока. Особенность данного усилителя – возможность работать в схемах с однополярным питанием от 3 до 32 вольт. Выход имеет защиту от короткого замыкания.

Описание операционного усилителя LM358

Область применения — в качестве усилительного преобразователя, в схемах преобразования постоянного напряжения, и во всех стандартных схемах, где используются операционные усилители, как с однополярным питающим напряжением, так и двухполярным.

Технические характеристики LM358

• Однополярное питание: от 3 В до 32 В.
• Двухполярное питание: ± 1,5 до ± 16 В.
• Ток потребления: 0,7 мА.
• Синфазное входное напряжение: 3 мВ.
• Дифференциальное входное напряжение: 32 В.
• Синфазный входной ток: 20 нА.
• Дифференциальный входной ток: 2 нА.
• Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению: 100 дБ.
• Размах выходного напряжения: от 0 В до VCC — 1,5 В.
• Коэффициент гармонических искажений: 0,02%.
• Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс.
• Частота единичного усиления (с температурной компенсацией): 1,0 МГц.
• Максимальная рассеиваемая мощность: 830 мВт.
• Диапазон рабочих температур: 0…70 гр.С.

Габаритные размеры и назначения выводов LM358 (LM358N)

Аналоги LM358

Ниже приведен список зарубежных и отечественных аналогов операционного усилителя LM358:

• GL358
• NE532
• OP221
• OP290
• OP295
• TA75358P
• UPC358C
• AN6561
• CA358E
• HA17904
• КР1040УД1 (отечественный аналог)
• КР1053УД2 (отечественный аналог)
• КР1401УД5 (отечественный аналог)

Примеры применения (схемы включения) усилителя LM358

Простой неинвертирующий усилитель

Компаратор с гистерезисом

Допустим, что потенциал, поступающий на инвертирующий вход, плавно возрастает.

При достижении его уровня чуть выше опорного (Vh -Vref), на выходе возникнет высокий логический уровень. Если после этого входной потенциал начнет медленно снижаться, то выход компаратора переключится на низкий логический уровень при значении немного ниже опорного (Vref – Vl). В данном примере разница между (Vh -Vref) и (Vref – Vl) будет значение гистерезиса.

Генератор синусоидального сигнала с мостом Вина

Мостовой генератор Вина (Wien bridge oscillator) — является одним из видов электронного генератора, который генерирует волны синусоидальной формы. Он может генерировать широкий спектр частот. Генератор основан на мостовой схеме, изначально разработанной Максом Виеном в 1891 году. Класический генератор Вина состоит из четырех резисторов и двух конденсаторов. Генератор можно также рассматривать в качестве прямого усилителя в сочетании с полосовым фильтром, который обеспечивает положительную обратную связь.

Дифференциальный усилитель на LM358

Назначение данной схемы — усиление разности двух входящих сигналов, при этом каждый из них умножается на определенную постоянную величину.

Дифференциальный усилитель — это хорошо известная электрическая схема, применяемая для усиления разности напряжений 2-х сигналов, поступающих на его входы. В теоретической модели дифференциального усилителя величина выходного сигнала не зависит от величины каждого отдельного входного сигнала, а зависит строго от их разности.

Операционный усилитель LM358 стал одним из самых популярных типов компонентов аналоговой электроники. Этот небольшой компонент может быть использован в самых разнообразных схемах, осуществляющих усиление сигналов, в различных генераторах, АЦП и прочих полезных устройствах.

Все радиоэлектронные компоненты следует разделять по мощности, диапазону рабочих частот, напряжению питания и прочим параметрам. А операционный усилитель LM358 относится к среднему классу устройств, которые получили самую широкую сферу применения для конструирования различных устройств: приборы контроля температуры, аналоговые преобразователи, промежуточные усилители и прочие полезные схемы.

Описание микросхемы LM358

Подтверждением высокой популярности микросхемы являются ее рабочие характеристики , позволяющие создавать много различных устройств. К основным показательным характеристикам компонента следует отнести нижеследующие.

Приемлемые рабочие параметры: в микросхеме предусмотрено одно и двухполюсное питание, широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В, приемлемая скорость нарастания выходного сигнала, равная всего 0,6 В/мкс. Также микросхема потребляет всего 0,7 мА, а напряжение смещения составит всего 0,2мВ.

Описание выводов

Микросхема реализована в стандартных корпусах DIP, SO и имеет 8 выводов для подключения к цепям питания и формирования сигналов. Два из них (4, 8) используются в качестве выводов двухполярного и однополярного питания в зависимости от типа источника или конструкции готового устройства. Входы микросхемы 2, 3 и 5, 6. Выходы 1 и 7.

В схеме операционного усилителя имеются 2 ячейки со стандартной топологией выводов и без цепей коррекции. Поэтому для реализации более сложных и технологичных устройств потребуется предусматривать дополнительные схемы преобразования сигналов.

Микросхема является популярной и используется в бытовых приборах , эксплуатируемых при нормальных условиях, и в особых с повышенной или пониженной температурой окружающей среды, высокой влажностью и прочими неблагоприятными факторами. Для этого интегральный элемент выпускается в различных корпусах.

Аналоги микросхемы

Являясь средним по параметрам, операционный усилитель LM358 имеет аналоги по техническим характеристикам . Компонент без буквы может быть заменен на OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C, NE532, OP04, OP221, OP290. А для замены LM358D потребуется использовать KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G. Интегральная микросхема выпускается в серии с другими компонентами, которые имеют отличия лишь в температурном диапазоне, предназначенные для работы в суровых условиях.

Встречаются операционные усилители с максимальной температурой до 125 градусов и с минимальной до 55. Из-за чего сильно разнится и стоимость устройства в различных магазинах.

К серии микросхем относятся LM138, LM258, LM458. Подбирая альтернативные аналоговые элементы для применения в устройствах важно учитывать рабочий температурный диапазон . Например, если LM358 с пределом от 0 до 70 градусов недостаточно, то можно использовать более приспособленные к суровым условиям LM2409. Также довольно часто для изготовления различных устройств требуется не 2 ячейки, а 1, тем более, если место в корпусе готового изделия ограничено. Одними из самых подходящих для использования при конструировании небольших устройств являются ОУ LM321, LMV321, у которых также есть аналоги AD8541, OP191, OPA337.

Особенности включения

Существует много схем подключения операционного усилителя LM358 в зависимости от необходимых требований и выполняемых функций, которые будут к ним предъявлены при эксплуатации:

• неинвертирующий усилитель;
• преобразователь ток-напряжение;
• преобразователь напряжение-ток;
• дифференциальный усилитель с пропорциональным коэффициентом усиления без регулировки;
• дифференциальный усилитель с интегральной схемой регулирования коэффициента;
• схема контроля тока;
• преобразователь напряжение-частота.

Популярные схемы на lm358

Существуют различные устройства, собранные на LM358 N , выполняющие определенные функции. При этом это могут быть всевозможные усилители как УМЗЧ, так и в промежуточных цепях измерений различных сигналов, усилитель термопары LM358, сравнивающие схемы, аналого-цифровые преобразователи и прочее.

Неинвертирующий усилитель и источник опорного напряжения

Это самые популярные типы схем подключения, применяемые во многих устройствах для выполнения различных функций. В схеме неинвертирующего усилителя выходное напряжения будет равно произведению входного на пропорциональный коэффициент усиления, сформированный отношением двух сопротивлений, включенных в инвертирующую цепь.

Схема источника опорного напряжения пользуется высокой популярностью благодаря своим высоким практическим характеристикам и стабильности работы в различных режимах. Схема отлично удерживает необходимый уровень выходного напряжения. Она получила применение для построения надежных и высококачественных источников питания, аналоговых преобразователей сигналов, в устройствах измерения различных физических величин.

Одной из самых качественных схем синусоидальных генераторов является устройство на мосте Вина . При корректном подборе компонентов генератор вырабатывает импульсы в широком диапазоне частот с высокой стабильностью. Также микросхема LM 358 часто используется для реализации генератора прямоугольных импульсов различной скважности и длительности. При этом сигнал является стабильным и высококачественным.

Усилитель

Основным применением микросхемы LM358 являются усилители и различная усилительная аппаратура. Что обеспечивается за счет особенностей включения, выбора прочих компонентов. Такая схема применяется, например, для реализации усилителя термопары.

Усилитель термопары на LM358

Очень часто в жизни радиолюбителя требуется осуществлять контроль температуры каких-либо устройств. Например, на жале паяльника . Обычным градусником это не сделаешь, тем более, когда необходимо изготовить автоматическую схему регулирования. Для этого можно использоваться ОУ LM 358. Эта микросхема имеется малый тепловой дрейф нуля, поэтому относится к высокоточным. Поэтому она активно используется многими разработчиками для изготовления паяльных станций, прочих в устройствах.

Схема позволяет измерять температуру в широком диапазоне от 0 до 1000 о С с достаточно высокой точностью до 0,02 о С. Термопара изготовлена из сплава на основе никеля: хромаля, алюмеля. Второй тип металла имеет более светлый цвет и меньше подвержен к намагничиванию, хромаль темнее, магнитится лучше. К особенностям схемы стоит отнести наличие кремниевого диода, который должен быть размещен как можно ближе к термопаре. Термоэлектрическая пара хромаль-алюмель при нагреве становится дополнительным источником ЭДС, что может внести существенные коррективы на основные измерения.

Простая схема регулятора тока

Схема включает кремниевый диод . Напряжения перехода с него используется как источник опорного сигнала, поступающий через ограничивающий резистор на неинвертирующий вход микросхемы. Для регулировки тока стабилизации схемы использован дополнительный резистор, подключенный к отрицательному выводу источника питания, к неивертирующему входу МС.

Схема состоит из нескольких компонентов:

• Резистора, подпирающего ОУ минусовым выводом и сопротивлением 0,8 Ом.
• Резистивного делителя напряжения, состоящего из 3 сопротивлений с диодом, выступающего источником опорного напряжения.

Резистор номиналом 82 кОм подключен к минусу источника и положительному входу МС. Опорное напряжение формируется делителем, состоящим из резистора 2,4 кОм и диода в прямом включении. После чего ток ограничивается резистором 380 кОм. ОУ управляет биполярным транзистором , эмиттер которого подключен непосредственно к инвертирующему входу МС, образовав отрицательную глубокую связь. Резистор R 1 выступает измерительным шунтом. Опорное напряжение формируется при помощи делителя, состоящего из диода VD 1 и резистора R 4.

В представленной схеме при условии использования резистора R 2 сопротивлением 82 кОм ток стабилизации в нагрузке составляет 74мА при входном напряжении 5В. А при увеличении входного напряжения до 15В ток увеличивается до 81мА. Таким образом, при изменении напряжения в 3 раза ток изменился не более, чем на 10%.

Зарядное устройство на LM 358

С использованием ОУ LM 358 часто изготавливают зарядные устройства с высокой стабилизацией и контролем выходного напряжения. Как пример, можно рассмотреть зарядное устройство для Li — ion с питанием от USB . Эта схема представляет собой автоматический регулятор тока. То есть, при повышении напряжения на аккумуляторе зарядный ток падает. А при полном заряде АКБ схема прекращает работать, полностью закрывая транзистор.

Тема автомобильных зарядных устройств интересна очень многим. Из статьи вы узнаете, как переделать компьютерный блок питания в полноценное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Оно будет представлять собой импульсное зарядное устройство для аккумуляторов с емкостью до 120 А·ч, то есть зарядка будет довольно мощной.

Собирать практически ничего не нужно – просто переделывается блок питания. К нему добавится всего один компонент.

Компьютерный блок питания имеет несколько выходных напряжений. Основные силовые шины имеют напряжение 3,3, 5 и 12 В. Таким образом, для работы устройства понадобится 12-вольтовая шина (желтый провод).

Для зарядки автомобильных аккумуляторов напряжение на выходе должно быть в районе 14,5-15 В, следовательно, 12 В от компьютерного блока питания явно маловато. Поэтому первым делом необходимо поднять напряжение на 12-вольтовой шине до уровня 14,5-15 В.

Затем, нужно собрать регулируемый стабилизатор тока или ограничитель, чтобы была возможность выставить необходимый ток заряда.

Зарядник, можно сказать, получится автоматическим. Аккумулятор будет заряжаться до заданного напряжения стабильным током. По мере заряда сила тока будет падать, а в самом конце процесса сравняется с нулем.

Приступая к изготовлению устройства необходимо найти подходящий блок питания. Для этих целей подойдут блоки, в которых стоит ШИМ-контроллер TL494 либо его полноценный аналог K7500.

Когда нужный блок питания найден, необходимо его проверить. Для запуска блока нужно соединить зеленый провод с любым из черных проводов.

Если блок запустился, нужно проверить напряжение на всех шинах. Если все в порядке, то нужно извлечь плату из жестяного корпуса.

После извлечения платы, необходимо удалить все провода, кроме двух черных, двух зеленого и идет для запуска блока. Остальные провода рекомендуется отпаять мощным паяльником, к примеру, на 100 Вт.

На этом этапе потребуется все ваше внимание, поскольку это самый важный момент во всей переделке. Нужно найти первый вывод микросхемы (в примере стоит микросхема 7500), и отыскать первый резистор, который применен от этого вывода к шине 12 В.

На первом выводе расположено много резисторов, но найти нужный — не составит труда, если прозвонить все мультиметром.

После нахождения резистора (в примере он на 27 кОм), необходимо отпаять только один вывод. Чтобы в дальнейшем не запутаться, резистор будет называться Rx.

Теперь необходимо найти переменный резистор, скажем, на 10 кОм. Его мощность не важна. Нужно подключить 2 провода длиной порядка 10 см каждый таким образом:

Один из проводов необходимо соединить с отпаянным выводом резистора Rx, а второй припаять к плате в том месте, откуда был выпаян вывод резистора Rx. Благодаря этому регулируемому резистору можно будет выставлять необходимое выходное напряжение.

Стабилизатор или ограничитель тока заряда очень важное дополнение, которое должно иметься в каждом зарядном устройстве. Этот узел изготавливается на базе операционного усилителя. Тут подойдут практически любые «операционники». В примере задействован бюджетный LM358. В корпусе этой микросхемы два элемента, но необходим только один из них.

Пару слов о работе ограничителя тока. В этой схеме операционный усилитель применяется в качестве компаратора, который сравнивает напряжение на резисторе с низким сопротивлением с опорным напряжением. Последнее задается при помощи стабилитрона. А регулируемый резистор теперь меняет это напряжение.

При изменении величины напряжения операционный усилитель постарается сгладить напряжение на входах и сделает это путем уменьшения или увеличения выходного напряжения. Тем самым «операционник» будет управлять полевым транзистором. Последний регулирует выходную нагрузку.

Полевой транзистор нужен мощный, поскольку через него будет проходить весь ток заряда. В примере используется IRFZ44, хотя можно использовать любой другой соответствующих параметров.

Транзистор обязательно устанавливается на теплоотвод, ведь при больших токах он будет хорошенько нагреваться. В этом примере транзистор просто прикреплен к корпусу блока питания.

Печатная плата была разведена на скорую руку , но получилось довольно неплохо.

Теперь остается соединить все по картинке и приступить к монтажу.

Напряжение выставлено в районе 14,5 В. Регулятор напряжения можно не выводить наружу. Для управления на передней панели имеется только регулятор тока заряда, да и вольтметр тоже не нужен, поскольку амперметр покажет все, что надо видеть при зарядке.

Амперметр можно взять советский аналоговый или цифровой.

Также на переднюю панель был выведен тумблер для запуска устройства и выходные клеммы. Теперь можно считать проект завершенным.

Получилось несложное в изготовлении и недорогое зарядное устройство, которое вы можете смело повторить сами.

Прикрепленные файлы :

Для налаживания различных электронных устройств необходим источник питания, в котором предусмотрена регулировка не только выходного напряжения, но и порога срабатывания защиты от токовой перегрузки. Во многих простых устройствах аналогичного назначения защита лишь ограничивает максимальный ток нагрузки, причем возможность его регулирования отсутствует или затруднена. Такая защита больше предназначена для самого блока питания, чем для его нагрузки. Для безопасной работы как источника, так и подключенного к нему устройства необходима возможность регулирования уровня срабатывания токовой защиты в широких пределах. При ее срабатывании нагрузка должна быть автоматически отключена. Предлагаемое устройство удовлетворяет всем перечисленным требованиям.

Основные технические характеристики
Входное напряжение, В……26…29
Выходное напряжение, В……1…20
Ток срабатывания защиты, А………………….0.03…2

Схема устройства показана на рисунке. Регулируемый стабилизатор напряжения собран на ОУ DA1.1. На его неинвертирующий вход (вывод 3) с движка переменного резистора R2 поступает образцовое напряжение, стабильность которого обеспечивает стабилитрон VD1, а на инвертирующий вход (вывод 2) — напряжение отрицательной обратной связи (ООС) с эмиттера транзистора VT2 через делитель напряжения R11R7 ООС поддерживает равенство напряжений на входах ОУ, компенсируя влияние дестабилизирующих факторов. Перемещая движок переменного резистора R2, можно регулировать выходное напряжение.

Узел защиты от перегрузки по току собран на ОУ DA1.2, который включен как компаратор, сравнивающий напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах. На неинвертирующий вход через резистор R14 поступает напряжение с датчика тока нагрузки — резистора R13, на инвертирующий — образцовое напряжение, стабильность которого обеспечивает диод VD2, выполняющий функцию стабистора с напряжением стабилизации около 0,6 В. Пока падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R13, меньше образцового, напряжение на выходе (вывод 7) ОУ DA1.2 близко к нулю.

Если ток нагрузки превысит допустимый, напряжение на выходе ОУ DA1.2 увеличится почти до напряжения питания. Через резистор R9 потечет ток, который включит светодиод HL1 и откроет транзистор VT1. Диод VD3 открывается и через резистор R8 замыкает цепь положительной обратной связи (ПОС). Открытый транзистор VT1 подключает параллельно стабилитрону VD1 резистор малого сопротивления R12, в результате чего выходное напряжение уменьшится практически до нуля, поскольку регулирующий транзистор VT2 закроется и отключит нагрузку. Несмотря на то что напряжение на датчике тока нагрузки упадет до нуля, благодаря действию ПОС нагрузка останется отключенной, что показывает светящийся индикатор HL1. Повторно включить нагрузку можно кратковременным отключением питания или нажатием на кнопку SB1. Диод VD4 защищает эмиттерный переход транзистора VT2 от обратного напряжения с конденсатора С5 при отключении нагрузки, а также обеспечивает разрядку этого конденсатора через резистор R10 и выход ОУ DA1.1.

Детали. Транзистор КТ315А (VT1) можно заменить на КТ315Б-КТ315Е. Транзистор VT2 — любой из серий КТ827, КТ829. Стабилитрон (VD1) может быть любым с напряжением стабилизации У 3 В при токе 3…8 мА. Диоды КД521В (VD2-VD4) могут быть другими из этой серии или КД522Б Конденсаторы СЗ, С4 — любые пленочные или керамические. Оксидные конденсаторы: С1 — К50-18 или аналогичный импортный, остальные — из серии К50-35. Номинальное напряжение конденсаторов не должно быть меньше указанного на схеме. Постоянные резисторы — МЛТ, переменные — СПЗ-9а. Резистор R13 можно составить из трех параллельно соединенных МЛТ-1 сопротивлением по 1 Ом. Кнопка (SB1) — П2К без фиксации или аналогичная.

Налаживание устройства начинают с измерения напряжения питания на выводах конденсатора С1, которое, с учетом пульсаций, должно находиться в пределах, указанных на схеме. После этого перемещают движок переменного резистора R2 в верхнее по схеме положение и, измеряя максимальное выходное напряжение, устанавливают его равным 20 В, подбирая резистор R11. Затем подключают к выходу эквивалент нагрузки, например, такой, как описан в статье И. Нечаева «Универсальный эквивалент нагрузки» в «Радио», 2005, № 1, с. 35. Измеряют минимальный и максимальный ток срабатывания защиты. Чтобы снизить минимальный уровень срабатывания защиты, необходимо уменьшить сопротивление резистора R6. Для увеличения максимального уровня срабатывания защиты нужно уменьшить сопротивление резистора R13 — датчика тока нагрузки.

П. ВЫСОЧАНСКИЙ, г. Рыбница, Приднестровье, Молдавия
«Радио» №9 2006г.

Говоря операционный усилитель, я зачастую подразумеваю LM358. Так как если нету каких-то особых требований к быстродействию, очень широкому диапазону напряжений или большой рассеиваемой мощности, то LM358 хороший выбор.

Какие же характеристики LM358 принесли ему такую популярность:

• низкая стоимость;
• никаких дополнительных цепей компенсации;
• одно или двуполярное питание;
• широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В;
• Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс;
• Ток потребления: 0,7 мА;
• Низкое входное напряжение смещения: 0,2 мВ.

LM358 цоколевка

Так как LM358 имеет в своем составе два операционных усилителя, у каждого по два входа и один выход (6 — выводов) и два контакта нужны для питания, то всего получается 8 контактов.

LM358 корпусируются как в корпуса для объемного монтажа (LM358N — DIP8), так и в корпуса для поверхностного монтажа (LM358D — SO8). Есть и металлокерамическое исполнение для особо тяжелых условий работы.
Я применял LM358 только для поверхностного монтажа – просто и удобно паять.

Аналоги LM358

Полные аналоги LM358 от разных производителей NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.
Для LM358D — KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G.

Вместе с LM358 выпускается большое количество похожих операционных усилителей. Например LM158, LM258, LM2409 имеют аналогичные характеристики, но разный температурный диапазон работы.

Если диапазона 0..70 градусов не хватает, то стоит применить LM2409, однако следует учитывать что у неё диапазон питания уже:

Кстати если нужен только один операционный усилитель в компактном 5 выводном корпусе SOT23-5 то вполне можно применить LM321, LMV321 (аналоги AD8541, OP191, OPA337).
Наоборот, если нужно большое количество рядом расположенных операционных усилителей, то можно применить счетверенные LM324 в 14 выводном корпусе. Можно вполне сэкономить пространство и конденсаторы по цепям питания.

LM358 схема включения: неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления этой схемы равен (1+R2/R1).
Зная сопротивления резисторов и входное напряжение можно посчитать выходное:
Uвых=Uвх*(1+R2/R1).
При следующих значениях резисторов коэффициент усиления будет равен 101.

• DA1 – LM358;
• R1 – 10 кОм;
• R2 – 1 MОм.

LM358 схема включения: мощный неинвертирующий усилитель

• DA1 – LM358;
• R1 – 910 кОм;
• R2 – 100 кОм;
• R3 – 91 кОм.

Для этой схемы коэффициент усиления по напряжению равен 10, в общем случае коэффициент усиления этой схемы равен (1+R1/R2).
Коэффициент усиления по току определяется соответствующим коэффициентом транзистора VT1.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение — ток

Выходной ток этой схемы будет прямо пропорционален входному напряжению и обратно пропорционален значению сопротивления R1.
I=Uвх/R, [А]=[В]/[Ом].
Для сопротивления резистора R1 равного 1 Ом, каждый Вольт входного напряжения будет давать, один Ампер выходного напряжения.

LM358 схема включения: преобразователь ток — напряжение

А эта схема нужна для преобразования малых токов в напряжение.
Uвых = I * R1, [В]= [А]*[Ом].
Например при R1 = 1 МОм, ток через 1 мкА, превратиться в напряжение 1В на выходе DA1.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель

Эта схема дифференциального усилителя с высоким входным сопротивление, может применятся для измерения напряжении источников с высоким внутренним сопротивлением.
При условии, что R1/R2=R4/R3, выходное напряжение можно рассчитать как:
Uвых = (1+R4/R3)(Uвх1 – Uвх2).
Коэффициент усиления соответственно будет равен: (1+R4/R3).
Для R1 = R2 = R3 = R4 = 100 кОм, коэффициент усиления будет равен 2.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

Стоит отметить, что предыдущая схема не позволяет подстраивать коэффициент усиления, так как требует одновременного изменения двух резисторов. Если необходимо иметь возможность регулировки коэффициента усиления в дифференциальном усилителе, то можно воспользоваться схемой на трех операционных усилителях.
В данной схеме подстройка коэффициента усиления осуществляется за счет регулировки резистора R2.
Для этой схемы нужно соблюсти условия равенства значений сопротивлений резисторов: R1 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7.
Тогда коэффициент усиления будет равен: (1+2*R1/R2).
Uвых = (1+2*R1/R2)(Uвх1 – Uвх2).

LM358 схема включения: монитор тока

Еще одна интересная схема позволяющая измерять ток в питающем проводе и состоящая из шунта R1, операционного усилителя npn – транзистора и двух резисторов.

• DA1 – LM358;
• R1 – 0,1 Ом;
• R2 – 100 Ом;
• R3 – 1 кОм.

Напряжение питания операционного усилителя должно быть минимум на 2 В, выше напряжения нагрузки.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота

И напоследок схема которую можно использовать в качестве аналого-цифрового преобразователя. Нужно только подсчитать период или частоту выходных сигналов.

• C1 – 0,047 мкФ;
• DA1 – LM358;
• R1 – 100 кОм;
• R2 – 50 кОм;
• R3,R4,R5 – 51 кОм;
• R6 — 100 кОм;
• R7 — 10 кОм.

Конфигурация выводов микросхемы LM358, рабочая, примеры схем LM358 частотная компенсация. Для работы обоих операционных усилителей в LM358 потребуется один блок питания. Мы также можем использовать раздельное питание. Устройство имеет низкое напряжение питания.

Микросхема LM358 также может использоваться в качестве стандартного операционного усилителя преобразователя и подходит для наших нужд. Он может работать с напряжением от 3 В до 32 В постоянного тока и током до 20 мА на канал. Он состоит из 8 контактов, которые содержат два операционных усилителя.

В этой микросхеме есть два операционных усилителя, которые мы можем использовать в качестве компаратора. LM- Низкое энергопотребление также делает LM358 хорошим выбором для работы от батареи. Обычно мы получаем сигнал от датчика, который обычно имеет небольшой рейтинг. Мы ничего не можем сделать с этим номиналом, например, мы получаем 0,3 В с датчика. Используя 0,3 В, мы не можем включать / выключать светодиод или реле. Микросхема LM-358 получает сигнал от датчика и сравнивает его с эталонным напряжением. Затем эта микросхема решит, больше или меньше напряжение, чем опорное напряжение, подавая на выходе высокий или низкий уровень.

LM358 является универсальным устройством, его можно использовать в качестве компаратора для сравнения различных сигналов, усиления сигналов от различных преобразователей или датчиков для блоков усиления по постоянному току или любой функции операционного усилителя.

Amazon Purchase Links:

LM358:

Other Tools and Components:

Super Starter kit for Beginners

Digital Oscilloscopes

Variable Supply

Digital Multimeter

Soldering iron kits

Небольшие портативные сверлильные станки для печатных плат

*Обратите внимание: это партнерские ссылки. Я могу получить комиссию, если вы купите компоненты по этим ссылкам. Я был бы признателен за вашу поддержку на этом пути!

Конфигурация контактов LM358:

Номер контакта	Название контакта	Описание
1	ВЫХОД 1	Этот контакт является выходом первого операционного усилителя
2	ВХОД 1 –	Этот контакт является инвертирующим входом первого операционного усилителя
3	ВХОД 1 +	Этот контакт является неинвертирующим входом первого операционного усилителя
4	Земля или	Это заземление или минус питания операционного усилителя
5	ВХОД 2 +	Этот контакт является неинвертирующим входом второго операционного усилителя
6	ВХОД 2 –	Этот контакт является инвертирующим входом второго операционного усилителя
7	ВЫХОД 2	Этот контакт является выходом второго операционного усилителя
8		Этот контакт подает положительное напряжение на оба операционных усилителя

 

Операционный усилитель:

Операционный усилитель , или сокращенно операционный усилитель, по своей сути представляет собой устройство с высоким коэффициентом усиления, фильтрующим напряжение постоянного тока, которое идеально подходит для усиления сигнала постоянного тока. и для использования с внешними компонентами обратной связи, такими как конденсаторы и резисторы, между выходными и входными клеммами.

Операционный усилитель выполняет различные функции в зависимости от конфигурации обратной связи, будь то резистивная, емкостная или и та, и другая, на основании этого он может использоваться как дифференциальный усилитель, интегратор или сумматор.

Неинвертирующий вход:

Неинвертирующий вход операционного усилителя отмечен знаком «+» на принципиальной схеме в LM-358, неинвертирующий вход — контакт № 3. Установлено, что положительный Если к неинвертирующему входу приложено напряжение, то оно не изменится и на выходе возникнет положительное колебание. Если сигнал изменяющейся формы, такой как синусоида, подается на неинвертирующий вход, такой как контакт № 3 в LM-358, то он появится в том же смысле на выходе. Он не был инвертирован.

Инвертирующий вход:  

Инвертирующий вход операционного усилителя отмечен знаком «-» на принципиальной схеме в LM-358. На инвертирующий вход подается положительное напряжение. Таким образом, на инвертирующий вход был подан синус, на выходе он окажется инвертированным.

LM358 Рейтинг:

Если рейтинг LM-358 превысит эти значения, это будет повреждение, он будет работать на рейтинге, указанном ниже:

• Интегрировано с двумя операционными усилителями в одном корпусе
• Широкий диапазон источников питания
• Один источник питания – от 3 В до 32 В
• Двойное питание – от ±1,5 В до ±16 В
• Диапазон дифференциального входного напряжения ±32
• Низкий ток питания – 700 мкА
• Диапазон входного синфазного напряжения от -0,3 до 32
• Один источник питания для двух операционных усилителей обеспечивает надежную работу
• Температура перехода 150°C
• Рабочая температура окружающей среды – от 0°C до 70°C
• Диапазон температур хранения – от 65°C до 150°C
• Температура паяльника – 260 ˚C (в течение 10 секунд – предписано)
• Выходы с защитой от короткого замыкания
• Доступные пакеты: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP, DSBGA

Преимущества LM358:

LM-358 имеет различные преимущества, некоторые из которых приведены ниже.

• Нет необходимости в отдельном питании ОУ
• LM-358 Совместимость со всеми формами логики.
• Два операционных усилителя с внутренней компенсацией, мы можем использовать оба операционных усилителя одновременно или, если нам нужен только один операционный усилитель, мы можем использовать его.
• Потребляемая мощность, подходящая для работы от батареи.
• Устраняет необходимость в двойных источниках питания
• Разрешает прямое измерение рядом с GND и VOUT
• Блок усиления постоянного тока, благодаря которому он имеет минимальные помехи для радиочастотных сигналов
• Общее согласование сигналов, поскольку его можно использовать в качестве компаратора для сравнения двух сигналов
• Усилители-преобразователи могут преобразовывать звуковые сигналы в электрические сигналы
• Общее усиление сигнала это усиление сигнала
• Активные фильтры, потому что они удаляют шум из сигнала
• Схемы операционных усилителей.
• Преобразователи токовой петли на 4–20 мА.
• Обычные схемы операционных усилителей
• Может использоваться как интегратор, сумматор, дифференциатор, сумматор, повторитель напряжения и т. д.,
• Блоки питания и мобильные зарядные устройства
• Управление двигателем: индукционный двигатель переменного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока, щеточный двигатель постоянного тока высокого напряжения, низковольтный двигатель с постоянными магнитами и шаговый двигатель
• Настольный ПК и материнская плата содержат LM-358
• Внутренние и наружные кондиционеры
• Стиральные машины, сушилки и холодильники

Замена/эквивалент/другие номера деталей:

LM2904, LM258, LM324 также можно использовать в качестве замены для LM 358, если нет проблем с местом.

Операционные усилители с одинарным источником питания и сдвоенные операционные усилители:

Эти сдвоенные операционные усилители имеют низкое энергопотребление, диапазон входного напряжения в синфазном режиме означает, что они обеспечивают усиление сигнала, который появляется на общем проводе, простирающемся до земли/VEE, и одиночного питания или операция раздельного снабжения. Серия LM358 содержит два операционных усилителя, что эквивалентно половине LM324, которая содержит четыре операционных усилителя.

Особенности

• Работа с одиночной и раздельной подачей
• Выходы с защитой от короткого замыкания
• Внутренняя компенсация
• Истинный дифференциальный входной каскад
• Низкие входные токи смещения
• Однополярное питание LM-358 от 3,0 В до 32 В
• Диапазон синфазного сигнала расширяется до отрицательного источника питания

Принцип

Если мы хотим использовать его в качестве компаратора, мы можем подать напряжение от 3В до 32В. Если мы хотим использовать LM-358 в качестве операционного усилителя, то мы будем давать напряжение от ± 1,6 В до ± 16 В. Контакт 8 – это вход основного источника питания. LM-358 содержит два операционных усилителя, вход первого усилителя – это контакты 2 и 3, а выход – контакт 1. Если мы хотим использовать второй усилитель, вход для этого усилителя находится на контакте 5 и 6, а выход на контакте 7.

Если мы хотим сравнить два сигнала, то мы подадим один сигнал на контакт 2, а другой сигнал на контакт 3. Напряжение на контакте 2 будет сравниваться с напряжением на контакте 3, а напряжение на контакте 6 сравнивается с этим контакта 5, соответствующего двум независимым выходам: 1OUT и 2OUT.

Когда вход на неинвертирующем (+) контакте 2 больше, чем вход на инвертирующем входе (-) контакте 3, аналогично Когда вход на неинвертирующем (+) контакте 5 больше, чем вход на инвертирующем входе (-) контакт 6 , выход обоих операционных усилителей будет высоким.

Когда вход на неинвертирующем (+) контакте 2 меньше, чем вход на инвертирующем входе (-) контакте 3, аналогично Когда вход на неинвертирующем (+) контакте 5 меньше, чем вход на инвертирующем входе (-) контакт 6 , выход обоих операционных усилителей будет низким.

На выходе LM358 не требуется подтягивающий резистор.

LM358 Базовые проекты:

ИК-датчик приближения с LM358:

Используемые компоненты:

• LM358
• Резистор 10 кОм
• Резистор 220 Ом
• Светодиод ИК-передатчика
• Светодиод ИК-приемника
• Цветной светодиод
• Аккумулятор 5 В
• Переменный резистор 10 кОм

ИК-светодиод :

ИК-светодиод представляет собой сплошное осветительное устройство, которое при включении излучает некоторую форму электромагнитного излучения. ИК-светодиод излучает свет дольше, чем видимый свет. Из бытового опыта нам известны светодиоды, излучающие видимый свет. Но есть и специальные светодиоды, излучающие инфракрасные лучи. Так же, как могут быть видимые светодиоды разных цветов, инфракрасные светодиоды также излучают лучи с разными длинами волн. Инфракрасные лучи могут иметь разную длину волны и могут принимать любое значение, принадлежащее их диапазону длин волн. Таким образом, очень важно, чтобы используемый ИК-фотодиод мог обнаруживать конкретную длину волны ИНФРАКРАСНОГО излучения, излучаемого ИК-светодиодом.

ИК-ФОТОДИОД :

Это особый тип диода, который генерирует ток при воздействии света и подключается с обратным смещением для обнаружения ИК-излучения. В отсутствие ИК-излучения, когда на него не падает свет, он имеет очень высокое сопротивление и через него протекает небольшой ток, известный как темновой ток. Но когда на него падают ИК-лучи, образуется больше носителей заряда, и его сопротивление уменьшается, и начинает течь ток, пропорциональный интенсивности излучения, падающего на фотодиод. В датчике приближения этот механизм используется фотодиодом для генерации электрического сигнала.

Как это работает:

Принцип действия датчика приближения очень прост. ИК-светодиод и фотодиод подключены параллельно друг другу, которые будут действовать как передатчик и приемник. Фотодиод подключен в обратном смещении. Когда перед лучами излучателя возникает препятствие, которое представляет собой ИК-светодиод, который излучает свет, когда этот свет отражается обратно, он перехватывается фотодиодом, который действует как приемник. Отраженные лучи уменьшат сопротивление фотодиода, из-за чего будут образовываться большие носители заряда и будет генерироваться электрический сигнал.

На практике этот сигнал представляет собой напряжение на резисторе 10 кОм, который является потенциометром. Мы можем регулировать это напряжение, регулируя это напряжение, расстояние также будет варьироваться. Он напрямую подается на неинвертирующий конец операционного усилителя. Функцией операционного усилителя является сравнение двух входов, подаваемых на него на контактах 2 и 3. Сигнал с фотодиода подается на неинвертирующий контакт (контакт 3), к которому подключен резистор 10 кОм, а пороговое напряжение от потенциометра подается на инвертирующий контакт (контакт 2), который регулируется. Если напряжение на неинвертирующем выводе 2 больше, это означает, что свет не падает на фотодиод, чем напряжение на инвертирующем выводе, выход операционного усилителя высокий, в противном случае выходной сигнал низкий.

Цифровой выход имеет либо высокий, либо низкий уровень. Роботы, избегающие препятствия, или роботы, следующие по линии, используют цифровой выходной сигнал датчика приближения, чтобы остановить движение робота или изменить направление движения робота. Как только препятствие подойдет достаточно близко, сигнал может быть напрямую подан на входные контакты двигателя через схему h-моста для управления двигателями.

Аналоговый выход представляет собой непрерывный диапазон значений от нуля до некоторого конечного значения. Драйвер двигателя или другие коммутационные устройства не могут напрямую использовать аналоговый сигнал. Сначала они должны быть обработаны микроконтроллерами и преобразованы в цифровую форму с помощью АЦП и некоторого кодирования. Эта форма вывода требует дополнительного микроконтроллера, но исключает использование операционного усилителя.

Режим работы компаратора прост:

Если Vin > Vref, то Vout = Vcc,

Опорное напряжение устанавливается на вывод № 2 и если Vin < Vref, то Vout = 0 т.к. земля.

Стоит отметить, что на выходе напряжение будет примерно равно напряжению питания Vout ~ Vcc.

Учитывая это, мы подключим выход ИК-приемника к неинверсному входу (плюс), то есть подключим ИК-приемник к входному контакту 2 LM-358. Первоначально мы сказали, что у нас будет около 0,56 В от фотодиода, когда он не улавливает инфракрасное излучение.

Таким образом, мы должны сначала задать напряжение Vref выше 0,56 В. Здесь мы будем использовать потенциометр, чтобы установить значение выше 0,56 В для контакта Vref. В этом случае в состоянии 0 у нас Vin < Vref и Vout = 0, поэтому светодиод будет выключен.

Когда приемник уловит излучение, он пропустит более высокий ток, который превзойдет Vref, и мы будем иметь Vin> Vref и Vout = Vcc, около 9В

Солнечный трекер с использованием LM-358:

Требуемые компоненты

НАИМЕНОВАНИЕ КОМПОНЕНТА	КОЛИЧЕСТВО
ЛМ-358	1
ВС-547	2
ВС-557	2
Резистор 1 кОм	2
Резистор 10 кОм	2
Двигатель постоянного тока	1
Потенциометр 50 кОм	1
ЛДР	2
Аккумулятор 9–12 В	1

Транзистор BC547

В этом проекте используются два транзистора BC547. BC547 — это биполярный транзистор NPN . Обычно используется как переключатель и усилитель. Мы использовали BC547 в качестве переключателя в этой схеме. Меньшее количество тока, подаваемое на базу, может контролировать большее количество токов на коллекторе и эмиттере.

BC557  Транзистор

BC547 представляет собой PNP  биполярный соединительный транзистор. Обычно используется как переключатель и усилитель. Когда на базу подается напряжение земли (0), коллектор и эмиттер закрываются (прямое смещение), а когда на базу подается положительное напряжение, коллектор и эмиттер открываются (обратное смещение)

LDR (светозависимый резистор)

LDR или светозависимый резистор представляет собой переменный резистор. Он также известен как фоторезистор. Эти LDR, светозависимые резисторы или фоторезисторы работают по принципу «фотопроводимости». Изменение сопротивления LDR зависит от интенсивности света, падающего на поверхность LDR. Когда свет падает на поверхность LDR, сопротивление LDR уменьшается и увеличивается проводимость элемента. Когда свет не падает на поверхность LDR, сопротивление LDR велико и снижает проводимость элемента.

Схема подключения солнечного трекера на базе LM358

LDR1  соединена с R1 (10K) последовательно, что изменит напряжение. Точка соединения LDR1 и R1 является входом для неинвертирующего контакта LM358, , который подключен к контакту 3 IC LM358, которые являются входами первого операционного усилителя.

Аналогично, LDR2 соединены с R2 (10K) последовательно. 9Точка соединения 0007 LDR2 и R2 — это выход LDR2 , который подключен к контакту 5 микросхемы LM358. Контакт 5 — это неинвертирующий вход микросхемы LM358 второго операционного усилителя.

Переменный резистор 10K (RV1) фиксированная клемма 1 подключена к Vcc , а фиксированная клемма 2 подключена к заземлению . Переменная клемма переменного резистора (RV1) подключена к IC 9.0007 контакт 2 и 6 . Выводы 2 и 6 — это инвертирующие входные клеммы операционного усилителя IC 1 и операционного усилителя 2 соответственно.

Выходной контакт операционного усилителя 1 (контакт 1 микросхемы) подключен к базовой клемме транзистора Q1 и Q3 , а выходной контакт операционного усилителя 2 (контакт 7 ИС) подключен к Базовый вывод транзистора Q2 и Q4 .

Транзистор (BC547) Коллектор Q1 и Q2 подключен к Vcc и Транзистор (BC557) Q3 и Q4 Коллекторная клемма соединена с Земля .

Эмиттерная клемма транзистора Q1 и Q3 закорочена и подключена к клемме двигателя через точку соединения диода D1 и D3 . Эмиттерная клемма транзистора Q2 и Q4 оба закорочены и подключены к клемме двигателя через точку соединения диода Д2 и Д4 .

Работа одноосевой системы слежения за солнцем с использованием LM358

LM358 — главный контроллер, управляющий всей системой. Здесь он работает как компаратор напряжения, выход компаратора напряжения будет высоким, когда напряжение на неинвертирующей входной клемме (+) больше, чем напряжение на инвертирующей входной клемме (-).

Когда свет не падает на поверхность LDR, его сопротивление высокое, тогда все напряжение распределяется по LDR и на выходе низкий уровень (земля). Когда свет падает на поверхность фоторезистора, его сопротивление низкое, затем все напряжение распределяется по резистору, а выход имеет высокий уровень (VCC).

Переменный резистор используется для установки опорного напряжения на клемме инвертирования (-) ОУ 1 и ОУ 2.

Транзисторы BC547 и BC557 формируют H-мост, управляющий направлением вращения двигателя.

Когда свет падает на LDR, увеличивается выходное напряжение LDR. Таким образом, напряжение на неинвертирующем (+) выводе также увеличивается, когда это напряжение больше, чем опорное напряжение, выход операционного усилителя становится ВЫСОКИМ.

ВХОД А	ВХОД Б	ВЫХОД
0	0	СТОП
0	1	ПО ЧАСАМ
1	0	ПРОТИВ ЧАСОВОЙ СТРЕЛКИ
1	1	СТОП

Транзисторы комплементарной симметрии BC547 и BC557 образуют Н-мост, с помощью которого мы управляем вращением двигателя.

1. Рассмотрим случай, когда выход первого компаратора высокий, а выход второго компаратора низкий. Двигатель будет вращаться по часовой стрелке, когда Q1 и Q4 включатся.
2. Рассмотрим случай, когда на выходе первого компаратора низкий уровень, а на выходе второго компаратора высокий уровень. Двигатель будет вращаться против часовой стрелки, когда транзисторы Q2 и Q3 откроются.

• Если на выходе обоих компараторов низкий уровень, транзисторы Q3 и Q4 включаются, но ток через двигатель не протекает.

1. Аналогично, если на выходе обоих компараторов высокий уровень, транзисторы Q1 и Q2 откроются, но ток через двигатель не будет течь.

Мониторинг батареи с использованием LM358:

Цепь индикатора уровня заряда батареи с использованием двойного операционного усилителя LM358 Для контроля низкого, нормального и полного уровня батареи 12 В.

Используемые компоненты:

Резисторы: (1/4 Вт)
R1 – 10K
R2 – 10K
R3 – 10K (Потенциометр) R 9 0619 (Потенциометр)
R5 – 1. 5K
R6 – 1.5K
R7 – 1K
R8 – 1.5K
R9 – 1.5K
LM358 IC
LEDѕ:
Rеd
Green
Yellow
100mA Fuѕе
12V Bаttеrу

Circuit Description:

Thіѕ Цепь контролирует напряжение батареи 12 В. Он покажет уровень заряда батареи с индикацией низкого напряжения, нормального напряжения и полного напряжения. Потенциометр регулирует точку, в которой красный/желтый и желтый/зеленый светодиоды включены или выключены. Например, красный светодиод включается при напряжении 11 В, а зеленый светодиод — при напряжении 12 В. Между этими значениями желтый светодиод остается включенным. Этот проект также можно использовать для мониторинга 4 В, 6 В, 24 В и т. д. с небольшими изменениями.

 Фотодиод с LM358:

Используемые компоненты:

• LM358
• Фотодиод
• Потенциометр 10K
• Резистор 10 кОм
• Транзистор BC547
• Светодиод

Резистор 10K соединен с фотодиодом последовательно, выход фотодиода подключен к выводу номер 3 LM-358. В этом проекте, когда излучение падает на фотодиод, светодиод будет гореть и гаснуть. Потенциометр подключен к контакту 2, который будет работать как опорное напряжение. Выход операционного усилителя дан на базе BC547. Коллектор соединен со светодиодом, а эмиттер соединен с землей.

Сдвоенные операционные усилители с одним источником питания

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 5 0 объект /Title (LM358 — Двойные операционные усилители с одним источником питания) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > транслировать application/pdf

LM358 — Сдвоенные операционные усилители с однополярным питанием

онсеми

Использование схем, усовершенствованных для Quad Operational Усилители, эти двойные операционные усилители имеют низкое энергопотребление, диапазон входного напряжения синфазного сигнала простирается до земли/VEE, и работа с одинарным или раздельным питанием.