Что представляет собой операционный усилитель LM358N. Каковы его основные характеристики и области применения. Как он сравнивается с другими популярными микросхемами. Почему LM358N не подходит для некоторых аудиоприложений.
Общая характеристика микросхемы LM358N
LM358N — это популярная интегральная микросхема, представляющая собой сдвоенный операционный усилитель общего назначения. Данная микросхема была разработана компанией National Semiconductor (сейчас часть Texas Instruments) и выпускается уже несколько десятилетий.
Основные характеристики LM358N:
- Содержит два независимых операционных усилителя
- Низкое энергопотребление — около 1 мА на канал
- Широкий диапазон напряжений питания: от 3 В до 32 В
- Возможность работы как от однополярного, так и от двухполярного источника питания
- Входной каскад на полевых транзисторах
- Выходной каскад с защитой от короткого замыкания
- Диапазон рабочих температур: от -40°C до +85°C
Благодаря своим характеристикам, LM358N нашла широкое применение в различных электронных устройствах, особенно там, где требуется низкое энергопотребление и возможность работы от однополярного питания.
Области применения LM358N
Микросхема LM358N используется во многих электронных устройствах и системах. Основные области применения включают:
- Активные фильтры различных типов
- Усилители для датчиков
- Генераторы сигналов
- Компараторы
- Преобразователи сигналов
- Источники питания
- Измерительные приборы
В каких конкретных устройствах можно встретить LM358N? Эта микросхема часто используется в:
- Бытовой электронике (аудиотехника, телевизоры)
- Автомобильной электронике
- Медицинском оборудовании
- Промышленной автоматике
- Системах сбора данных
Сравнение LM358N с другими операционными усилителями
Как LM358N соотносится с другими популярными операционными усилителями? Давайте сравним ее с несколькими распространенными микросхемами:
LM358N vs TL082
TL082 также представляет собой сдвоенный операционный усилитель, но имеет более высокую скорость нарастания выходного сигнала и меньший уровень шума. Однако LM358N может работать при более низком напряжении питания.
LM358N vs NE5532
NE5532 превосходит LM358N по шумовым характеристикам и лучше подходит для высококачественных аудиоприложений. Но LM358N имеет преимущество в энергопотреблении и стоимости.
LM358N vs LM741
LM741 — классический одиночный операционный усилитель. LM358N содержит два усилителя в одном корпусе и может работать от однополярного питания, что делает ее более универсальной в применении.
Особенности использования LM358N в аудиосхемах
Хотя LM358N часто рекомендуют для простых аудиоприложений, у этой микросхемы есть ряд особенностей, которые могут ограничить ее применение в высококачественных аудиосхемах:
- Относительно высокий уровень шума по сравнению с специализированными аудиоусилителями
- Наличие искажений при переходе через ноль (crossover distortion)
- Ограниченная полоса пропускания (около 1 МГц)
- Невысокая скорость нарастания выходного сигнала
Эти факторы могут привести к заметному ухудшению качества звука в некоторых приложениях, например, в гитарных педалях эффектов или высококачественных предусилителях.
Альтернативы LM358N для аудиоприложений
Если требуется высокое качество звука, вместо LM358N лучше использовать специализированные аудиоусилители. Какие микросхемы можно рекомендовать?
- NE5532 — низкошумящий сдвоенный операционный усилитель, часто используемый в аудиотехнике
- OPA2134 — высококачественный аудиоусилитель с малыми искажениями
- TL072 — популярный выбор для гитарных педалей эффектов
- LM833 — сдвоенный операционный усилитель, оптимизированный для аудиоприменений
Эти микросхемы обеспечивают лучшие шумовые характеристики и меньшие искажения по сравнению с LM358N, что особенно важно в высококачественных аудиосистемах.
Практические советы по использованию LM358N
Если вы все же решили использовать LM358N в своем проекте, вот несколько рекомендаций для получения наилучших результатов:
- Обеспечьте хорошую фильтрацию питания для снижения шумов
- Используйте обратную связь для уменьшения искажений
- Избегайте работы усилителя на пределе его возможностей
- При работе с малыми сигналами используйте дополнительное усиление
- В аудиосхемах применяйте LM358N только для несложных задач, не требующих высокого качества звука
Заключение: плюсы и минусы использования LM358N
Подводя итог, можно выделить основные достоинства и недостатки микросхемы LM358N:
Преимущества:
- Низкое энергопотребление
- Широкий диапазон напряжений питания
- Возможность работы от однополярного питания
- Доступность и низкая стоимость
- Простота применения
Недостатки:
- Высокий уровень шума для аудиоприложений
- Наличие искажений при переходе через ноль
- Ограниченная полоса пропускания
- Невысокая скорость нарастания выходного сигнала
LM358N остается популярным выбором для многих электронных проектов благодаря своей универсальности и простоте применения. Однако для задач, требующих высокого качества обработки сигнала, особенно в аудиоприложениях, следует рассмотреть более специализированные альтернативы.
Схема датчика сотрясения на микросхеме LM358N (КР1040УД1А, КР1053УД2)
Среди многочисленных датчиков состояния встречаются всевозможные приборы, поражающие подчас своими конструктивными особенностями.
Однако при разработке датчиков учитываются, как правило, более прозаические параметры, такие как компактность, высокая чувствительность, надежность (большое время наработки до отказа), минимальное наличие механических частей, универсальность в применении, работа в широком диапазоне температур и напряжения питания, отсутствие помех для других узлов устройства, минимальное потребление тока и др.
Принципиальная схема
Электрическая схема из серии датчиков воздействия — устройство датчика сотрясения — представлена на рис. 1.
Рис. 1. Электрическая принципиальная схема датчика сотрясения.
Ее особенность в необычном включении микросхемы-компаратора DA1 во взаимодействии с индуктивным датчиком L1. Катушка L1 намотана на круглом пластмассовом каркасе диаметром 8 мм (от резонансных катушек радиоприемника ВЭФ-202 или аналогичных) проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,6 мм внавал и содержит 150 витков.
Ферритовый сердечник из каркаса не вынимается и перед первым включением схемы располагается по середине свободного хода внутри каркаса. Напротив катушки L1 на расстоянии 1…2 мм располагают кусочек феррита круглой или прямоугольной формы размерами 4×9 мм на специальных подвесках из эластичной резины так, чтобы феррит при сотрясении вибрировал на свободном расстоянии до каркаса катушки L1.
Переменный резистор R1, включенный как регулятор-ограничитель тока, позволяет регулировать чувствительность датчика. При верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 чувствительность узла максимальная.
При отсутствии механических воздействий на датчик магнитное поле и ток, протекающий через катушку L1, носит постоянный характер и составляет доли микроампер. Оксидный конденсатор С1 не пропускает постоянную составляющую напряжения на вход компаратора (вывод 2 DA1).
Баланс напряжений между инвертированным и неинвертированным входами компаратора (выводы 1 и 2 DA1) не нарушается, поэтому на выходе компаратора (вывод 7 DA1) присутствует низкий уровень напряжения.
Индикатор состояния узла— светодиод HL1 не светится и напряжение в базе транзистора VT1 недостаточно для его открывания.
Между общим проводом и выходом (Uвых) присутствует напряжение (разность потенциалов), близкое к напряжению источника питания.
Выходное напряжение для управления устройствами нагрузки (исполнительными элементами и последующими электронными узлами) можно снимать также, используя +U и Uвых.
Тогда в спокойном состоянии датчика напряжение на выходе узла будет стремиться к нулю, а при механическом воздействии принимать значения, близкие по напряжению к напряжению источника питания (12 В).
Метод подключения выходных контактов выбирается самостоятельно при каждом конкретном случае. Если в дополнительных исполнительных узлах необходимости нет, то резистор R10 в цепи коллектора транзистора VT1 заменяют на электромагнитное реле на напряжение 8—12 В с током срабатывания не более 100 мА.
При токе срабатывания реле более 100 мА, учитывая возможно длительный характер работы реле во включенном состоянии, потребуется заменить транзистор VT1, выполняющий роль усилителя тока, более мощным, например, любым из серии КТ815.
При незначительном сотрясении датчика (ферритового сердечника) вблизи катушки L1 в ней кратковременно создается ЭДС электромагнитной индукции и возникает ток и напряжение в несколько десятков микровольт. Скачок напряжения (импульс) беспрепятственно пропускает оксидный конденсатор С1 и через ограничительный резистор R2 он попадает на вход компаратора DA1.
Компенсационные цепочки в разных плечах компаратора (состоящие из элементов VD1, R5, R6 и VD4, R12) настроены таким образом, что даже такого минимального сигнала, вносящего дисбаланс напряжения на входах микросхемы, оказывается достаточно для срабатывания внутренней схемы сравнения напряжений и появления на выходе компаратора высокого уровня. Напряжение высокого уровня на выводе 7 DA1 включает светодиод HL1, сигнализирующий о воздействии на датчик, проходит через ограничительный резистор R8, детектируется диодом VD3 и через ограничительный резистор
R9 поступает в базу транзистора VT1. В момент появления напряжения на выводе 7 микросхемы DA1 заряжается оксидный конденсатор С4.
Он включен в схему для того, чтобы обеспечить плавную задержку выключения узла (на 2— 3 сек), иначе включение нагрузки будет напоминать дребезг контактов и носить хаотичный характер.
Благодаря наличию оксидного конденсатора С4 транзистор VT1, открывшись от импульса напряжения, закроется только через 2— 3 сек после окончания управляющего импульса.
Если емкость данного конденсатора увеличить до 50 мкФ, задержка выключения узла может составить единицы минут, что может оказаться полезным при определенных задачах, стоящих перед радиолюбителем-конструктором; например, такая задержка будет уместна, если реле, включенное вместо резистора R10, в свою очередь будет включать охранную сирену.
Поступившее в базу транзистора VT1 напряжение высокого уровня открывает его и изменяет состояние выхода узла: между положительным выводом источника питания и контактом Uвых теперь присутствует напряжение источника питания, а между общим проводом и точкой Uвых соответственно напряжение равно нулю.
В налаживании узел не нуждается. Выпрямительный диод VD2 и ограничительный резистор R7 защищают микросхему от перенапряжения источника питания и обратного случайного включения Uпит. Оксидный конденсатор C3 сглаживает пульсации напряжения.
При заведомо исправном и стабилизированном источнике питания, а также при питании данного электронного узла от батарей (аккумуляторов) элементы С3, R7, VD2 можно из схемы исключить, т. к. устройство работоспособно в диапазоне напряжения питания +7…+16 В. Ток потребления в режиме покоя не превышает 5 мА.
Однако при использовании устройства в автомобиле и в сочетании с нестабилизирован-ными источниками питания, данные элементы выполняют защитную роль и позволяют применять устройство как элемент охраны — датчик сотрясения (удара) в автомобилях.
Элементы устройства компактно монтируются в пластмассовом корпусе и жестко прикрепляются к контролируемой поверхности. В этом может способствовать моментальный клей или липучка.
Возможности использования рекомендуемого датчика практически не ограничены.
Он может являться прототипом датчика удара в автомобилях, работать в составе охранной сигнализации — тогда корпус датчика закрепляют на косяке (дверной коробке) или двери охраняемого помещения и в других аналогичных случаях, когда требуется простой, чувствительный и надежный узел контроля сотрясений и ударов.
Кажущаяся сложность в изготовлении датчика и катушки L1 не более чем миф. Практика испытаний устройства показала, что даже при удалении феррита от каркаса L1 на расстоянии до 5 мм датчик уверенно срабатывает от сотрясения и качения феррита вблизи катушки.
Это достигается высокой чувствительностью компаратора на микросхеме LM358N. Кроме указанной на схеме микросхемы можно применить ее полные аналоги LM358, С358С, НА 17358, а также полные аналоги этого популярного компаратора, выпускающиеся другими фирмами. Отечественные микросхемы аналоги компаратора К1401УД5А—К1401УД5Б, К544УД8А—К544УД8Б, КР1040УД1А, КР1053УД2(А).
Детали и конструкция
При применении микросхемы К544УД8А—К544УД8Б чувствительность узла несколько понизится и придется изменить при подключении выводы микросхемы.
Кроме того, в качестве феррита (прямоугольной формы) можно использовать обыкновенный кусочек магнита.
Транзистор VT1 — любой из серии КТ503 или аналогичный. Выпрямительный диод VD2 заменяют на КД213, КД105, Д202 или аналогичные по электрическим характеристикам с любым буквенным индексом. Остальные диоды типа КД521, КД522, Д311, Д220 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 типа СПО-1, СПЗ-З0В, СПЗ-12В или подстроечный типа СП5-28В, СПЗ-1 ВБ (оба многооборотные). Главное— при выборе типа этих резисторов в том, чтобы они имели линейную характеристику изменения сопротивления. При необходимости достижения узлом максимальной и нерегулируемой чувствительности данный резистор из схемы просто исключают, а средний вывод, показанный на схеме, соединяют с верхним (по схеме) выводом катушки L1.
Ограничительный резистор R7 типа МЛТ-0,5. Все остальные постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы фирмы Hitano, ESP, их аналоги, или отечественные типа К50-29, К50-35.
Индикаторный светодиод типа L63SRC, КИПД14А, КИПД-36, L1503SRC-C, КИПД41Б1-М или другие аналогичные с током до 10 мА.
В случае замены резистора R10 на слаботочное электромагнитное реле, рекомендации к выбору последнего такие: FRS10С-ОЗ, TRU-12VDC-SB-SL, ТТІ TRD-9VDC-FB-CL, Relpol RM85-2011-35-1012, РЭС-22 (исполнение РФ.4.523.023-01) или аналогичное.
При выборе реле следует учитывать ток и напряжение коммутации. Все указанные здесь типы реле коммутируют ток до 3 А при напряжении до 250 В.
Литература: Андрей Кашкаров — Электронные самоделки.
Операционный усилитель— LM358n против LM386 для аудиоусилителя
спросил
Изменено 2 года, 10 месяцев назад
Просмотрено 11 тысяч раз
\$\начало группы\$
Вот схема распиновки LM358
Вот схема распиновки LM386:
Вот очень простая схема, показывающая аудиоусилитель, созданный с использованием LM386:
Если бы я построил эквивалентную схему на LM358, работала бы она аналогично ? Или он выйдет из строя, поскольку чип не имеет усиления? (Я построил эквивалентную схему, и она, похоже, не работала.
Хотя я не знал, делаю ли я что-то еще неправильно.)Есть ли способ компенсировать отсутствие усиления в LM358?
Можно ли создать очень простой усилитель звука на LM358 или это в принципе не осуществимо из-за его характеристик/возможностей?
Хотя я не знал, делаю ли я что-то еще неправильно.)- операционный усилитель
- аудио
- lm386
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Вы можете добавить резисторы обратной связи, чтобы получить разумное усиление. Но ваша проблема в том, что LM358 не предназначен для управления динамиком.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Это две совершенно разные части, несмотря на то, что они имеют общий схематический символ.
LM358 — это двойной операционный усилитель, LM386 — это усилитель мощности с установленным по умолчанию коэффициентом усиления, предназначенный для управления небольшим динамиком.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Недавно я пытался посмотреть, смогу ли я заставить lm358n работать в качестве аудиоусилителя, но мне не повезло, поэтому я просто выбрал lm386
\$\конечная группа\$
1
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
