Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet

20 0 Новини високих технологій

Від того, яка конкретно використовується схема включення LM358 буде залежати безліч параметрів пристрою. На цьому операційному підсилювачі можна реалізувати безліч конструкцій, які без проблем застосовуються в микроконтроллерной техніці і навіть в акустичних системах. Це не дуже вимогливий елемент – у нього швидкодія не блищить, діапазон робочих напруг теж невеликий, але зате він володіє головними якостями – простотою і дешевизною. Вартість одного ОУ оптом - близько 15 рублів. Тому невдалі експерименти з ним не боляче вдарять по кишені.

Особливості операційного підсилювача

Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
Мікросхема LM358 отримала широке поширення серед радіоаматорів, так як у неї дуже багато переваг. Серед всіх можна виділити такі:
  • Вкрай низька ціна елемента.
  • При реалізації пристроїв на мікросхемі не потрібно встановлювати додаткові ланцюги для компенсації.
  • Може живитися як від однополярного джерела, так і від двополярної.
  • Харчування може відбуватися від джерела, напруга якого 332В. Це дозволяє використовувати практично будь-який блок живлення.
  • На виході сигнал поширюється зі швидкістю 06 В/мкс.
  • Максимальний споживаний струм не перевищує 07 мА.
  • Напруга зсуву на вході не більше 02 мВ.
  • Це ключові особливості, на які потрібно звертати увагу при виборі цієї мікросхеми. У тому випадку, якщо якийсь параметр не влаштовує, краще пошукати аналоги або схожі операційні підсилювачі.


    Цокольовка мікросхеми

    За datasheet LM358 можна побачити, що в одному корпусі укладено відразу два операційних підсилювача. Отже, є в кожному два входи і стільки ж виходів. Плюс ще дві ніжки призначені для подачі живлячої напруги. Всього вісім висновків у мікросхеми. Цокольовка LM358 наступна: 1 – вихід DA1.1. 2 – мінусовій вхід DA1.1. 3 – плюсовій вхід DA1.1. 4 – «мінус» харчування. 5 – плюсовій вхід DA1.2. 6 – мінусовій вхід DA1.2. 7 – вихід DA1.2. 8 – «плюс» харчування LM358.

    В яких корпусах випускаються мікросхеми

    Корпус може бути як DIP8 – позначення LM358N, так і SO8 – LM358D. Перший призначений для реалізації об'ємного монтажу, другий – для поверхневого. Від типу корпусу не залежать характеристики елемента – вони завжди однакові. Але існує чимало аналогів мікросхеми, у яких параметри трохи відрізняються. Завжди є плюси і мінуси. Зазвичай, якщо у елемента великий діапазон робочих напруг наприклад, страждає яка-небудь інша характеристика.

    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    Існує ще металокерамічний корпус, але такі мікросхеми використовують у тому разі, якщо експлуатація пристрою буде відбуватися у важких умовах. У радіоаматорський практиці зручніше всього використовувати мікросхеми в корпусах для поверхневого монтажу. Вони дуже добре паяються, що має важливе значення при роботі. Адже набагато зручніше виявляється працювати з елементами, у яких ніжки мають велику довжину.

    Які є аналоги?

    Існує чимало аналогів у мікросхеми LM358. Схема включення у них точно така ж, але все одно краще звіритися з даташитом, щоб не помилитися. Серед повних аналогів мікросхеми можна виділити такі:
  • NE532;
  • ОР221;
  • ОР04;
  • ОР290;
  • ОРА2237;
  • UPC358C;
  • ОР295;
  • ТА75358Р.
  • Також можна виділити аналоги елемента LM358D – це UPC358G, KIA358F, TA75358CF, NE532D. Існує чимало схожих мікросхем, які відрізняються від 358-й незначно. Наприклад, LM258 LM158 LM2409 повністю аналогічні характеристики мають, але діапазон робочих температур трохи відрізняється.

    Характеристики аналогів

    За datasheet LM358 та її аналогам можна дізнатися наступні характеристики:
  • LM158 – працює в діапазоні температур від -55 до +125 градусів. Напруга живлення може коливатися в інтервалі 332В.
  • LM258 – діапазон робочих температур -25+85 живлячої напруги – 332В.
  • LM358 – температура 0+70 напруга – 332В.
  • У тому випадку, якщо недостатньо діапазон температур 0+70 має сенс підшукати аналог операційного підсилювача. Непогано показує себе LM2409 у нього ширше діапазон робочих температур. Ось тільки для живлення він трохи менше. Це істотно знижує можливість використання пристрою в радіоаматорських конструкціях. Схема включення LM358 така ж, як і у більшості її аналогів.
    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    У тому випадку, якщо необхідно встановити тільки один операційний підсилювач, варто звернути увагу на аналоги типу LMV321 або LM321. У них п'ять висновків, і всередині корпусу SOT23-5 укладений лише один ОУ. А ось в тому випадку, якщо необхідно більшу кількість операционников, можна використовувати здвоєні елементи – LM324 у яких корпус має 14 висновків. З допомогою таких елементів можна заощадити на просторі і конденсатори в ланцюзі харчування.

    Схема неінвертувального підсилювача

    Опис схеми:
  • На плюсовій вхід подається сигнал.
  • До виходу операційного підсилювача підключається два постійних резистора R2 і R1 з'єднаних послідовно.
  • Другий резистор з'єднаний із загальним проводом.
  • Точка з'єднання резисторів підключається до мінусового входу.
  • Щоб обчислити коефіцієнт посилення, необхідно скористатися простою формулою: k=1+R2/R1.

    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    Якщо є дані про значення опорів, вхідної напруги, то неважко порахувати вихідна: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). При використанні мікросхеми LM358 і резисторів R1=10 кОм і R2=1 МОм, коефіцієнт посилення виявиться дорівнює 101.

    Схема потужного неінвертувального підсилювача

    Елементи, що застосовані в конструкції неінвертувального підсилювача, і їх параметри:
  • В якості мікросхеми використовується LM358.
  • Значення опору R1=910 kOm.
  • R2=100 kOm.
  • R3=91 kOm.
  • Для посилення сигналу застосовується напівпровідниковий біполярний транзистор VT1.
    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    За напрузі коефіцієнт підсилення за умови використання таких елементів дорівнює 10. Щоб порахувати коефіцієнт посилення в загальному випадку, необхідно скористатися такою формулою: k=1+R1/R2. Для обчислення коефіцієнта по струму всієї схеми необхідно знати відповідний параметр використовуваного транзистора.

    Схема перетворювача напруга-струм

    Схема наведена на малюнку і трохи схожа на ту, яка була описана в конструкції неінвертувального підсилювача. Але тут доданий біполярний транзистор. На виході сила струму виявляється прямо пропорційна напрузі на вході операційного підсилювача.
    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    І в той же час сила струму обернено пропорційна опору резистора R1. Якщо описати це формулами, то виглядає наступним чином: I=U(in)/R. При величині опору R1=1 Ом, на кожен 1V напруги, що прикладається до входу, на виході буде 1А струму. Схема включення LM358 в режимі перетворювача напруги в струм використовується радіоаматорами для конструювання зарядних пристроїв.

    Схема перетворювача струм-напруга

    За допомогою такої простої конструкції на операційному підсилювачі LM358 можна здійснити перетворення струму з малим значенням висока напруга. Описати це можна за такою формулою: U(out)=I*R1. Якщо в конструкції застосовується резистор опором 1 МОм, а по ланцюгу протікає струм зі значенням 1 мкА, то на виході елемента з'явиться напруга зі значенням 1В.

    Схема простого диференціального підсилювача

    Дана конструкція одержала широке поширення в пристроях, які вимірюють напругу біля джерел, що володіють високим опором. Необхідно враховувати особливість – відношення опорів R1/R2 і R4/R3 повинні бути рівні. Тоді на виході напруга виявиться з наступним значенням: U(out)=(1+R4/R3)*(Uin1-Uin2). При цьому коефіцієнт підсилення може бути розрахований за формулою: k=(1+R4/R3). У тому випадку, якщо опору всіх резисторів дорівнюють 100 кОм, коефіцієнт виявиться дорівнює 2.

    Регулювання коефіцієнта посилення

    У минулій конструкції є один недолік – немає можливості провести регулювання коефіцієнта посилення. Причина – складність реалізації, адже потрібно використовувати відразу два змінних резистора. Але якщо раптом виникла необхідність проводити регулювання коефіцієнта, можна використовувати схему конструкції на трьох операционниках:
    Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet
    Тут коригування відбувається за допомогою змінного резистора R2. Обов'язково потрібно врахувати, щоб були виконані такі рівності:
  • R3=R1.
  • R4=R5=R6=R7.
  • В цьому випадку k=(1+2*R1/R2). Напруга на виході підсилювача U(out)=(1+2*R1/R2)*(Uin1-Uin2).

    Схема монітора струму

    Ще одна схема, яка дозволяє проводити вимірювання значення струму в живильному проводі. Вона складається з шунтуючого опору R1 операційного підсилювача LM358 npn транзистора-типу і двох резисторів. Характеристики елементів:
  • мікросхема DA1 – LM358;
  • опір резистора R=01 Ом;
  • значення опору R2=100 Ом;
  • R3=1 кОм.
  • Напруга живлення ОУ має бути мінімум на 2 більше, ніж у навантаження. Це обов'язкова умова функціонування схеми.

    Схема перетворювача напруги в частоту

    Цей прилад буде потрібно в тому випадку, коли виникне необхідність у підрахунку періоду або частоти якогось сигналу. Схема застосовується в якості аналого-цифрового перетворювача. Параметри елементів, використовуваних в конструкції:
  • DA1 – LM358;
  • C1 – 0047 мкФ;
  • R1=R6=100 кОм;
  • R2=50 кОм;
  • R3=R4=R5=51 кОм;
  • R6=100 кОм;
  • R7=10 кОм.
  • Це всі конструкції, які можуть бути побудовані з використанням операційного підсилювача. Але область застосування LM358 на цьому не обмежується, існує велика кількість схем набагато складніше, дозволяють реалізувати різні можливості.