Операційний підсилювач LM358: схема включення, аналог, datasheet

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

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.

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.
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.

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. 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. 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: 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.