Один из самых простых способов измерения тока в электрической цепи — это измерение падения напряжения на резисторе, включенном последовательно с нагрузкой. Но при прохождении тока через этот резистор, на нем выделяется бесполезная мощность в виде тепла, поэтому оно выбирается минимально возможной величины, что в свою очередь влечет за собой последующее усиление сигнала. Следует отметить, что приведенные ниже схемы позволяют контролировать не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с соответствующими искажениями, определяемыми полосой пропускания усилительных элементов.
Схема измерения тока нагрузки в отрицательном полюсе приведена на рисунке 1. Эта схема и часть информации заимствована из журнала «Компоненты и технологии» №10 за 2006г. Михаил Пушкарев [email protected] Преимущества: • низкое входное синфазное напряжение; • входной и выходной сигнал имеют общую «землю»; • простота реализации с одним источником питания. Недостатки: • нагрузка не имеет непосредственной связи с «землей»; • отсутствует возможность коммутации нагрузки ключом в отрицательном полюсе; • возможность выхода из строя измерительной схемы при коротком замыкании в нагрузке.
Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки не представляет сложности. Для этой цели подходит много ОУ, предназначенных для работы с однополярным питанием. Схема измерения тока с применением операционного уси¬лителя приведена на рис. 1. Выбор конкретного типа усилителя определяется требуемой точностью, на которую в основном влияет смещение нуля усилителя, его температурный дрейф и погрешность установки усиления, и необходимым быстродействием схемы. В начале шкалы неизбежна значительная погрешность преобразования, вызванная ненулевым значением минимального выходного напряжения усилителя, что для большинства практических применений несущественно. Для исключения этого недостатка требуется двухполярное питание усилителя.
Измерение тока в положительном полюсе нагрузки
Достоинства: • нагрузка заземлена; • обнаруживается короткое замыкание в нагрузке. Недостатки: • высокое синфазное входное напряжение (зачастую очень высокое); • необходимость смещения выходного сигнала до уровня, приемлемого для последующей обработки в системе (привязка к «земле»). Рассмотрим схемы измерения тока в положительном полюсе нагрузки с использованием операционных усилителей.
В схеме на рис. 2 можно применить любой из подходящих по допустимому напряжению питания операционный усилитель, предназначенный для работы с однополярным питанием и максимальным входным синфазным напряжением, достигающим напряжения питания, например AD8603. Максимальное напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя.
Но есть ОУ, которые способны работать при входном синфазном напряжении, значительно превышающем напряжение питания. В схеме с применением ОУ LT1637, изображенной на рис. 3, напряжение питания нагрузки может достигать 44 В при напряжении питания ОУ, равном 3 В. Для измерения тока в положительном полюсе нагрузки с весьма малой погрешностью подходят такие инструментальные усилители, как LTC2053, LTC6800 от Linear Technology, INA337 от Texas Instruments. Для измерения тока в положительном полюсе есть и специализированные микросхемы, например — INA138 и INA168.
Достоинства и применение LM358
Операционный усилитель имеет ряд достоинств, о которых нужно сказать. Итак, данное устройство обладает высокой чувствительностью, отличной компактностью и прекрасной надежностью. Кроме того, оно универсально в использовании, ведь не включает в свою систему сложных узлов, выступающих в качестве помех.
Как мы говорили ранее, наш прибор функционирует и при двухполярном процессе, и при однополярным, это объясняется высокой скоростью и максимально-возможной частотой испускания сигнала.
Вследствие наличия таких качественных и эффективных свойств, LM358 находит широкое применение в жизни людей. Его используют в:
- Приставках, вертушках и DVD плейерах;
- Самодельных кинопанорамах;
- Измерителях и счетчиках газа;
- Простых проигрывателях;
- Дигитальных узлах и установках;
- Мультимедийных системах;
- Полевых передатчиках;
- Электродвигательных установках;
- Двигателях и генераторах;
- Датчиках термометра;
- Весах.
INA138 и INA168
— высоковольтные, униполярные мониторы тока. Широкий диапазон входных напряжений, низкий потребляемый ток и малые габариты — SOT23, позволяют использовать эту микросхему во многих схемах. Напряжение источника питания от 2.7 В до 36 В для INA138 и от 2.7 В до 60 В для INA168. Входной ток — не более 25мкA, что позволяет производить измерение падения напряжения на шунте с минимальной ошибкой. Микросхемы являются преобразователями ток — напряжение с коэффициентом преобразования от1 до 100 и более. INA138 и INA168 в корпусах SOT23-5 имеют диапазон рабочих температур -40°C к +125°C. Типовая схема включения взята из документации на эти микросхемы и показана на рисунке 4.
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.
OPA454
— новый недорогой высоковольтный операционный усилитель компании Texas Instruments с выходным током более 50 мА и полосой пропускания 2,5 МГц. Одно из преимуществ — высокая стабильность OPA454 при единичном коэффициенте усиления.
Внутри ОУ организована защита от превышения температуры и перегрузки по току. Работоспособность ИС сохраняется в широком диапазоне напряжений питания от ±5 до ±50 В или, в случае однополярного питания, от 10 до 100 В (максимум 120 В). У OPA454 существует дополнительный вывод «Status Flag» — статусный выход ОУ с открытым стоком, — что позволяет работать с логикой любого уровня. Этот высоковольтный операционный усилитель обладает высокой точностью, широким диапазоном выходных напряжений, не вызывает проблем при инвертировании фазы, которые часто встречаются при работе с простыми усилителями. Технические особенности OPA454: Широкий диапазон питающих напряжений от ±5 В (10 В) до ±50 В (100 В) (предельно до 120 В) Большой максимальный выходной ток > ±50 мА Широкий диапазон рабочих температур от -40 до 85°С (предельно от -55 до 125°С) Корпусное исполнение SOIC или HSOP (PowerPADTM) Данные на микросхему приведены в «Новости электроники» №7 за 2008г. Сергей Пичугин
DataSheet
LM158, LM158A, LM258, LM258A LM358, LM358A, LM2904, LM2904V — Сдвоенные операционные усилители.
Купить LM358 на алиэкспресс или купить с кэшбэком!
1 Особенности
- Широкий диапазон напряжения питания
— Однополярное питание: от 3 В до 32 В (26 В для LM2904)
— Биполярное питание : от ±1.5 В до ±16 В (±13 В для LM2904)
- Минимальный потребляемый ток, независящий от напряжения питания:
- Единый коэффициент усиления по всей ширине полосы пропускания: 0.7 МГц
- Низкий входной ток смещения и параметры смещения
— Входное напряжение компенсации смещения нуля: 3 мВ
Для версии с буквой А: 2 мВ
— Входной ток компенсации смещения нуля: 2 нА
— Входной ток смещения: 20 нА
Для версии с буквой А: 15 нА
- Диапазон дифференциального входного напряжения равен максимальному номинальному напряжению питания: 32 В (26 В для LM2904)
- Коэффициент усиления дифференциального напряжения в разомкнутой цепи: 100 dB
- Внутренняя частотная компенсация
- Все изделия соответствуют стандарту MIL-PRF-38535
2 Применение
- Blu-ray проигрыватели и домашние кинотеатры
- Химические и газовые датчики
- DVD записывающие устройства и проигрыватели
- Цифровые мультиметры: Bench and Systems
- Цифровые мультиметры: Handhelds
- Полевые передатчики: датчики температуры
- Управление электродвигателями: асинхронные, коллекторные постоянного тока, бесщеточные постоянного тока, цепи высокого и низкого напряжения, постоянные магниты и шаговые двигатели
- Осциллографы
- ТВ: LCD дисплеи и цифровые платы
- Датчики температуры и контроллеры использующие Modbus
- Весы
3 Описание
Эти микросхемы состоят из двух независимых, частотно-компенсированных операционных усилителей с высоким коэффициентом усиления, предназначенных для работы от одного или сдвоенного источника питания в широком диапазоне напряжений.
Информация об устройстве
| Серийный номер | Корпус | Размеры (Ном.) |
| LMx58, LMx58x, LM2904, LM2904V | VSSOP (8) | 3.00 мм × 3.00 мм |
| SOIC (8) | 4.90 мм × 3.90 мм | |
| SO (8) | 5.20 мм × 5.30 мм | |
| TSSOP (8) | 3.00 мм × 4.40 мм | |
| PDIP (8) | 9.81 мм × 6.35 мм | |
| LMx58, LMx58x, LM2904V | CDIP (8) | 9.60 мм × 6.67 мм |
| LCCC (20) | 8.89 мм × 8.89 мм |
Обозначение (для каждого усилителя)
Расположение выводов и их функции
Рис. 1 Расположение выводов для корпусов D, DGK, P, PS, PW, JG, 8-Pin SOIC, VSSOP, PDIP, SO, TSSOP, CDIP (Вид сверху)
Рис. 2 Корпус FK 20-Pin LCCC (Вид сверху)
NC — внутренне незадействованные выводы
Назначение выводов
| Вывод | I/O | Описание | ||
| Обозначение | LCCC NO. | SOIC, SSOP, CDIP, PDIP SO, TSSOP, CFP NO. | ||
| 1IN– | 5 | 2 | I | Инвертирующий вход |
| 1IN+ | 7 | 3 | I | Неинвертирующий вход |
| 1OUT | 2 | 1 | O | Выход |
| 2IN– | 15 | 6 | I | Инвертирующий вход |
| 2IN+ | 12 | 5 | I | Неинвертирующий вход |
| 2OUT | 17 | 7 | O | Выход |
| GND | 10 | 4 | — | Земля |
| NC | 1 | — | — | Не подключены |
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 6 | ||||
| 8 | ||||
| 9 | ||||
| 11 | ||||
| 13 | ||||
| 14 | ||||
| 16 | ||||
| 18 | ||||
| 19 | ||||
| VCC | — | 8 | — | Напряжение питания |
| VCC+ | 20 | — | — | Напряжение питания |
5 Спецификация
5.1 Абсолютные максимальные значения
В рабочем диапазоне температур (если не указано иное)(1)
| LMx58, LMx58x, LM2904V | LM2904 | Ед. Изм. | ||||||
| MIN | MAX | MIN | MAX | |||||
| VCC | Напряжение питания(2) | –0.3 | ±16 или 32 | –0.3 | ±13 или 26 | В | ||
| VID | Дифференциальное входное напряжение(3) | –32 | 32 | –26 | 26 | В | ||
| VI | Любой вход | Входное напряжение | –0.3 | 32 | –0.3 | 26 | В | |
| Длительность короткого замыкания выхода на землю (для одного усилителя) TA = 25°C, VCC ≤ 15 В(4) | Неограниченна | Неограниченна | с | |||||
| TA | Рабочая температура на открытом воздухе | LM158, LM158A | –55 | 125 | °C | |||
| LM258, LM258A | –25 | 85 | ||||||
| LM358, LM358A | 0 | 70 | ||||||
| LM2904 | –40 | 125 | –40 | 125 | ||||
| TJ | Эффективная температура p-n перехода | 150 | 150 | °C | ||||
| Температура корпуса в течении 60 секунд | FK корпус | 260 | °C | |||||
| Температура припоя по корпусу в течении 60 секунд | JG корпус | 300 | 300 | °C | ||||
| Tstg | Температура хранения | –65 | 150 | –65 | 150 | °C | ||
(1) Абсолютные максимальные значения указывают пределы, превышение которых, может привести к повреждению устройства. Электрические характеристики не применяются при работе с устройством за пределами своих заявленных условий эксплуатации. Воздействие абсолютных максимальных значений на устройство в течении длительного времени, может повлиять на его надежность.
(2) Все значения напряжений (за исключением дифференциальных напряжений и напряжения питания) измеряются относительно земли.
(3) Дифференциальное напряжение на IN+, относительно IN−.
(4) Короткое замыкание выводов на VCC может стать причиной перегрева и возможного выхода из строя.
5.2 Электростатические характеристики
| Значение | Ед. изм. | |||
| V(ESD) | Электростатический разряд | Модель человеческого тела (HBM), по ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1) | ±500 | В |
| Модель устройства (CDM), по JEDEC спецификация JESD22-C101 | ±1000 | |||
5.3 Рекомендуемые условия
В рабочем диапазоне температур (если не указано иное)
| LMx58, LMx58x, LM2904V | LM2904 | Ед. изм. | |||||
| MIN | MAX | MIN | MAX | ||||
| VCC | Напряжение питание | 3 | 30 | 3 | 26 | В | |
| VCM | Синфазное напряжение | 0 | VCC – 2 | 0 | VCC – 2 | В | |
| TA | Рабочая температура на открытом воздухе | LM158 | –55 | 125 | °C | ||
| LM2904 | –40 | 125 | –40 | 125 | |||
| LM358 | 0 | 70 | |||||
| LM258 | –25 | 85 | |||||
5.4 Тепловые характеристики
| Тепловые характеристики | LMx58, LMx58x, LM2904V, LM2904 | LMx58, LMx58x, LM2904V | LMx58, LMx58x, LM2904V | Ед. Изм. | ||||||||||
| D (SOIC) | DGK (VSSOP) | P (PDIP) | PS (SO) | PW (TSSOP) | FK (LCCC) | JG (CDIP) | ||||||||
| 8 PINS | 8 PINS | 8 PINS | 8 PINS | 8 PINS | 20 PINS | 8 PINS | ||||||||
| RθJA | Тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда | 97 | 172 | 85 | 95 | 149 | — | — | °C/Вт | |||||
| RθJC(top) | Тепловое сопротивление кристалл — корпус | 72.2 | — | — | — | — | 5.61 | 14.5 | ||||||
6.5 Электрические характеристики для LMx58
В указанном диапазоне температур, VCC = 5 В (если не указано иное)
| Параметр | Условия(1) | TA(2) | LM158 LM258 | LM358 | Ед. изм. | ||||||
| MIN | TYP(3) | MAX | MIN | TYP(3) | MAX | ||||||
| VIO | Входное напряжение компенсации смещения нуля | VCC = от 5 В до MAX, VIC = VICR(min), VO = 1.4 В | 25°C | 3 | 5 | 3 | 7 | мВ | |||
| Весь диапазон | 7 | 9 | |||||||||
| αVIO | Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля | Весь диапазон | 7 | 7 | мкВ/°C | ||||||
| IIO | Входной ток компенсации смещения нуля | VO = 1.4 В | 25°C | 2 | 30 | 2 | 50 | нA | |||
| Весь диапазон | 100 | 150 | |||||||||
| αIIO | Средний температурный коэффициент входного тока смещения нуля | Весь диапазон | 10 | 10 | пA/°C | ||||||
| IIB | Входной ток смещения | VO = 1.4 В | 25°C | –20 | –150 | –20 | –250 | нA | |||
| Весь диапазон | –300 | –500 | |||||||||
| VICR | Диапазон входного синфазного напряжения | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | от 0 до VCC – 1.5 | от 0 до VCC – 1.5 | В | |||||
| Весь диапазон | от 0 до VCC – 2 | от 0 до VCC – 2 | |||||||||
| VOH | Высокий уровень выходного напряжения | RL ≥ 2 кОм | 25°C | VCC – 1.5 | VCC – 1.5 | В | |||||
| RL ≥ 10 кОм | 25°C | ||||||||||
| VCC = MAX | RL = 2 кОм | Весь диапазон | 26 | 26 | |||||||
| RL ≥ 10 кОм | Весь диапазон | 27 | 28 | 27 | 28 | ||||||
| VOL | Низкий уровень выходного напряжения | RL ≤ 10 кОм | Весь диапазон | 5 | 20 | 5 | 20 | мВ | |||
| AVD | Большой сигнал усиления дифференциального напряжения | VCC = 15 В VO = от 1 В до 11 В, RL ≥ 2 кОм | 25°C | 50 | 100 | 25 | 100 | В/мВ | |||
| Весь диапазон | 25 | 15 | |||||||||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазного сигнала | VCC= от 5 В до MAX, VIC = VICR(min) | 25°C | 70 | 80 | 65 | 80 | dB | |||
| kSVR | Коэффициент подавления помех по питанию (ΔVDD /ΔVIO) | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | 65 | 100 | 65 | 100 | dB | |||
| VO1/ VO2 | Переходное затухание | f = от 1 кГц до 20 кГц | 25°C | 120 | 120 | dB | |||||
| IO | Выходной ток | VCC = 15 В, VID = 1 В, VO = 0 | Источник | 25°C | –20 | –30 | –20 | –30 | мА | ||
| Весь диапазон | –10 | –10 | |||||||||
| VCC = 15 В, VID = –1 В, VO = 15 В | Приемник | 25°C | 10 | 20 | 10 | 20 | |||||
| Весь диапазон | 5 | 5 | |||||||||
| VID = от –1 В, VO = 200 мВ | 25°C | 12 | 30 | 12 | 30 | мкА | |||||
| IOS | Ток короткого замыкания на выходе | VCC около 5 В, GND около –5 В, VO = 0 | 25°C | ±40 | ±60 | ±40 | ±60 | мА | |||
| ICC | Потребляемый ток (два усилителя) | VO = 2.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 0.7 | 1.2 | 0.7 | 1.2 | мА | |||
| VCC = MAX, VO = 0.5 VCC, Без нагрузки | Весь диапазон | 1 | 2 | 1 | 2 | ||||||
(1) Все характеристики измерены в разомкнутой цепи при нулевом входном синфазном напряжении, если не указано иное. MAX VCC для испытаний составляет 26 В для LM2902 и 30 В для других.
(2) Весь диапазон это температуры от –55°C до 125°C для LM158, от –25°C до 85°C для LM258, и от 0°C до 70°C для LM358, и от –40°C до 125°C для LM2904.
(3) Все типичные значения для температуры TA = 25°C
6.6 Электрические характеристики для LM2904
В указанном диапазоне температур, VCC = 5 В (если не указано иное)
| Параметр | Условия(1) | TA(2) | LM2904 | Ед. изм. | ||||
| MIN | TYP(3) | MAX | ||||||
| VIO | Входное напряжение компенсации смещения нуля | VCC = от 5 В до MAX, VIC = VICR(min), VO = 1.4 В | Без A суффикса в маркировке | 25°C | 3 | 7 | мВ | |
| Весь диапазон | 10 | |||||||
| С А суффиксом в маркировке | 25°C | 1 | 2 | |||||
| Весь диапазон | 4 | |||||||
| αVIO | Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля | Весь диапазон | 7 | мкВ/°C | ||||
| IIO | Входной ток компенсации смещения нуля | VO = 1.4 В | Без V суффикса в маркировке | 25°C | 2 | 50 | нА | |
| Весь диапазон | 300 | |||||||
| С V суффиксом в маркировке | 25°C | 2 | 50 | |||||
| Весь диапазон | 150 | |||||||
| αIIO | Средний температурный коэффициент входного тока смещения нуля | Весь диапазон | 10 | пA/°C | ||||
| IIB | Входной ток смещения | VO = 1.4 В | 25°C | –20 | –250 | нA | ||
| Весь диапазон | –500 | |||||||
| VICR | Диапазон входного синфазного напряжения | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | от 0 до VCC – 1.5 | В | |||
| Весь диапазон | от 0 до VCC – 2 | |||||||
| VOH | Высокий уровень выходного напряжения | RL ≥ 10 кОм | 25°C | VCC – 1.5 | В | |||
| VCC = MAX, Без V суффикса | RL = 2 кОм | Весь диапазон | 22 | |||||
| RL ≥ 10 кОм | Весь диапазон | 23 | 24 | |||||
| VCC = MAX С V суффиксом | RL = 2 кОм | Весь диапазон | 26 | |||||
| RL ≥ 10 кОм | Весь диапазон | 27 | 28 | |||||
| VOL | Низкий уровень выходного напряжения | RL ≤ 10 кОм | Весь диапазон | 5 | 20 | мВ | ||
| AVD | Большой сигнал усиления дифференциального напряжения | VCC = 15 В, VO = от 1 В до 11 В, RL ≥ 2 кОм | 25°C | 25 | 100 | В/мВ | ||
| Весь диапазон | 15 | |||||||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазного сигнала | VCC = от 5 В до MAX, VIC = VICR(min) | Без V суффикса | 25°C | 50 | 80 | dB | |
| С V суффиксом | 25°C | 65 | 80 | |||||
| kSVR | Коэффициент подавления помех по питанию (ΔVCC /ΔVIO) | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | 65 | 100 | dB | ||
| VO1/ VO2 | Переходное затухание | f = от 1 кГц до 20 кГц | 25°C | 120 | dB | |||
| IO | Выходной ток | VCC = 15 В, VID = 1 В, VO = 0 | Источник | 25°C | –20 | –30 | мA | |
| Весь диапазон | –10 | |||||||
| VCC = 15 В, VID = –1 В, VO = 15 В | Приемник | 25°C | 10 | 20 | ||||
| Весь диапазон | 5 | |||||||
| VID = –1 В, VO = 200 мВ | Без V суффикса | 25°C | 30 | мкA | ||||
| С V суффиксом | 25°C | 12 | 40 | |||||
| IOS | Ток короткого замыкания на выходе | VCC около 5 В, VO = 0, GND около −5 V | 25°C | ±40 | ±60 | мA | ||
| ICC | Потребляемый ток (четыре усилителя) | VO = 2.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 0.7 | 1.2 | мA | ||
| VCC = MAX, VO = 0.5 VCC, Без нагрузки | Весь диапазон | 1 | 2 | |||||
(1) Все характеристики измерены в разомкнутой цепи при нулевом входном синфазном напряжении, если не указано иное. MAX VCC для испытаний составляет 26 В для LM2902 и 30 В для других.
(2) Весь диапазон это температуры от –55°C до 125°C для LM158, от –25°C до 85°C для LM258, и от 0°C до 70°C для LM358, и от –40°C до 125°C для LM2904.
(3) Все типичные значения для температуры TA = 25°C
5.7 Электрические характеристики для LM158A and LM258A
В указанном диапазоне температур, VCC = 5 В (если не указано иное)
| Параметр | Условия(1) | TA(1) | LM158A | LM258A | Ед. изм. | ||||||
| MIN | TYP(2) | MAX | MIN | TYP(2) | MAX | ||||||
| VIO | Входное напряжение компенсации смещения нуля | VCC = 5 В до 30 В, VIC = VICR(min), VO = 1.4 В | 25°C | 2 | 2 | 3 | мВ | ||||
| Весь диапазон | 4 | 4 | |||||||||
| αVIO | Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля | Весь диапазон | 7 | 15 | 7 | 15 | мкA/°C | ||||
| IIO | Входной ток компенсации смещения нуля | VO = 1.4 В | 25°C | 2 | 10 | 2 | 15 | нA | |||
| Весь диапазон | 30 | 30 | |||||||||
| αIIO | Средний температурный коэффициент входного тока смещения нуля | Весь диапазон | 10 | 200 | 10 | 200 | пA/°C | ||||
| IIB | Входной ток смещения | VO = 1.4 В | 25°C | –15 | –50 | –15 | –80 | нA | |||
| Весь диапазон | –100 | –100 | |||||||||
| VICR | Диапазон входного синфазного напряжения | VCC = 30 В | 25°C | от 0 до VCC – 1.5 | от 0 до VCC – 1.5 | В | |||||
| Весь диапазон | от 0 до VCC – 2 | от 0 до VCC – 2 | |||||||||
| VOH | Высокий уровень выходного напряжения | RL ≥ 2 кОм | 25°C | VCC – 1.5 | VCC – 1.5 | В | |||||
| VCC = 30 В | RL= 2 кОм | Весь диапазон | 26 | 26 | |||||||
| RL≥ 10 кОм | Весь диапазон | 27 | 28 | 27 | 28 | ||||||
| VOL | Низкий уровень выходного напряжения | RL ≤ 10 кОм | Весь диапазон | 5 | 20 | 5 | 20 | мВ | |||
| AVD | Большой сигнал усиления дифференциального напряжения | VCC = 15 В, VO = от 1 В до 11 В, RL ≥ 2 кОм | 25°C | 50 | 100 | 50 | 100 | В/мВ | |||
| Весь диапазон | 25 | 25 | |||||||||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазного сигнала | 25°C | 70 | 80 | 70 | 80 | dB | ||||
| kSVR | Коэффициент подавления помех по питанию (ΔVD /ΔVIO) | 25°C | 65 | 100 | 65 | 100 | dB | ||||
| VO1/ VO2 | Переходное затухание | f = от 1 кГц до 20 кГц | 25°C | 120 | 120 | dB | |||||
| IO | Выходной ток | VCC = 15 В, VID = 1 В, VO = 0 | Источник | 25°C | –20 | –30 | –60 | –20 | –30 | −60 | мA |
| Весь диапазон | –10 | –10 | |||||||||
| VCC = 15 В, VID = –1 В, VO = 15 В | Приемник | 25°C | 10 | 20 | 10 | 20 | |||||
| Весь диапазон | 5 | 5 | |||||||||
| VID = −1 В, VO = 200 мВ | 25°C | 12 | 30 | 12 | 30 | мкA | |||||
| IOS | Ток короткого замыкания на выходе | VCC около 5 В, GND около –5 В, VO = 0 | 25°C | ±40 | ±60 | ±40 | ±60 | мA | |||
| ICC | Потребляемый ток (четыре усилителя) | VO = 2.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 0.7 | 1.2 | 0.7 | 1.2 | мA | |||
| VCC = MAX В, VO = 0.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 1 | 2 | 1 | 2 | ||||||
(1) Все характеристики измерены в разомкнутой цепи при нулевом входном синфазном напряжении, если не указано иное. MAX VCC для испытаний составляет 26 В для LM2902 и 30 В для других.
(2) Все типичные значения для температуры TA = 25°C
5.8 Электрические характеристики для LM358A
В указанном диапазоне температур, VCC = 5 В (если не указано иное)
| Параметр | Условия(1) | TA(1) | LM358A | Ед. Изм. | ||||
| MIN | TYP(2) | MAX | ||||||
| VIO | Входное напряжение компенсации смещения нуля | VCC = от 5 до 30 В, VIC = VICR(min), VO = 1.4 В | 25°C | 2 | 3 | мВ | ||
| Весь диапазон | 5 | |||||||
| αVIO | Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля | Весь диапазон | 7 | 20 | мкA/°C | |||
| IIO | Входной ток компенсации смещения нуля | VO = 1.4 В | 25°C | 2 | 30 | нA | ||
| Весь диапазон | 75 | |||||||
| αIIO | Средний температурный коэффициент входного тока смещения нуля | Весь диапазон | 10 | 300 | пA/°C | |||
| IIB | Входной ток смещения | VO = 1.4 В | 25°C | –15 | –100 | нA | ||
| Весь диапазон | –200 | |||||||
| VICR | Диапазон входного синфазного напряжения | VCC = 30 В | 25°C | от 0 до VCC – 1.5 | В | |||
| Весь диапазон | от 0 до VCC – 2 | |||||||
| VOH | Высокий уровень выходного напряжения | RL ≥ 2 кОм | 25°C | VCC – 1.5 | В | |||
| VCC = 30 V | RL= 2 кОм | Весь диапазон | 26 | |||||
| RL≥ 10 кОм | Весь диапазон | 27 | 28 | |||||
| VOL | Низкий уровень выходного напряжения | RL ≤ 10 кОм | Весь диапазон | 5 | 20 | мВ | ||
| AVD | Большой сигнал усиления дифференциального напряжения | VCC = 15 В, VO = от 1 В до 11 В, RL ≥ 2 кОм | 25°C | 25 | 100 | В/мВ | ||
| Весь диапазон | 15 | |||||||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазного сигнала | 25°C | 65 | 80 | dB | |||
| kSVR | Коэффициент подавления помех по питанию (ΔVDD /ΔVIO) | 25°C | 65 | 100 | dB | |||
| VO1/ VO2 | Переходное затухание | f = от 1 кГц до 20 кГц | 25°C | 120 | dB | |||
| IO | Выходной ток | VCC = 15 В, VID = 1 В, VO = 0 | Источник | 25°C | –20 | –30 | −60 | мA |
| Весь диапазон | –10 | |||||||
| VCC = 15 В, VID = –1 В, VO = 15 В | Приемник | 25°C | 10 | 20 | ||||
| Весь диапазон | 5 | |||||||
| VID = –1 В, VO = 200 мВ | 25°C | 30 | мкA | |||||
| IOS | Ток короткого замыкания на выходе | VCC около 5 В, GND около –5 В, VO = 0 | 25°C | ±40 | ±60 | мA | ||
| ICC | Потребляемый ток (четыре усилителя) | VO = 2.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 0.7 | 1.2 | мA | ||
| VCC = MAX В, VO = 0.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 1 | 2 | |||||
(1) Все характеристики измерены в разомкнутой цепи при нулевом входном синфазном напряжении, если не указано иное. MAX VCC для испытаний составляет 26 В для LM2902 и 30 В для других.
(2) Все типичные значения для температуры TA = 25°C
6 Рабочие условия
VCC = ±15 V, TA = 25°C
| Параметр | Условия | TYP | Ед. изм. | |
| SR | Скорость нарастания при единичном усилении | RL = 1 МОм, CL = 30 пФ, VI = ±10 В (см. Рис. 3) | 0.3 | В/мкс |
| B1 | Ширина полосы при единичном усилении | RL = 1 MОм, CL = 20 пФ (см. Рис. 3) | 0.7 | МГц |
| Vn | Эквивалентное напряжение шумов, приведенное ко входу | RS = 100 Ом, VI = 0 В, f = 1 кГц (см. Рис. 4) | 40 | нВ/√Гц |
Рис. 3 Усилитель с единичным коэффициентом усиления
Рис. 4 Схема для проверки шумов
7 Применение
Типичное применение операционного усилителя в качестве инвертирующего усилителя. Этот усилитель принимает положительное напряжение на входе и преобразует его в отрицательное той же величины. Таким же образом он преобразует отрицательное напряжение в положительное.
Рис. 5 Применение — схема включения
Напряжение питания должно быть больше чем диапазоны входного и выходного напряжения сигнала. Например если будет усиливаться сигнал от ±0.5 В до ±1.8 В, напряжения питания ±12 В будет достаточно.
Требуемый коэффициент усиления для инвертирующего усилителя рассчитывается по формулам (1) и (2):
Av=Vout/Vin (1)
Например Av=1.8/-0.5=-3.6 (2)
После того как определен коэффициент усиления, выбираются значения RI или RF. Выбирать значение сопротивления желательно в кОм, так как схема будет использовать токи в мА. Это гарантирует, что не будет потребляться слишком много тока. Для этого примера выберем RI=10 кОм, что дает RF=36 кОм. RF рассчитывается по формуле (3): Av=-RF/RI.
Рис. 6 Входное и выходное напряжения на инвертирующем усилителе
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Усилитель сигнала токового шунта на основной шине питания.
В радиолюбительской практике для схем, параметры которых не столь жесткие, подойдут дешевые сдвоенные ОУ LM358, допускающие работу с входными напряжениями до 32В. На рисунке 5 показана одна из многих типовых схем включения микросхемы LM358 в качестве монитора тока нагрузки. Кстати не во всех «даташитах» имеются схемы ее включения. По всей вероятности эта схема явилась прототипом схемы, приведенной в журнале «Радио» И. Нечаевым и о которой я упоминал в статье «Индикатор предельного тока». Приведенные схемы очень удобно применять в самодельных БП для контроля, телеметрии и измерения тока нагрузки, для построения схем защиты от коротких замыканий. Датчик тока в этих схемах может иметь очень маленькое сопротивление и отпадает необходимость подгонки этого резистора, как это делается в случае обычного амперметра. Например, напряжение на резисторе R3, в схеме на рисунке 5 равно: Vo = R3∙R1∙IL / R2 т.е. Vo = 1000∙0,1∙1A / 100 = 1В. Одному амперу тока, протекающему через датчик, соответствует один вольт падения напряжения на резисторе R3. Величина этого соотношения зависит от величины всех резисторов входящих в схему преобразователя. Отсюда следует, что сделав резистор R2 подстроечным, можно спокойно им компенсировать разброс сопротивления резистора R1. Это относится и к схемам, показанным на рисунках 2 и 3. В схеме, представленной на рис. 4, можно изменять сопротивление нагрузочного резистора RL. Для уменьшения провала выходного напряжения блока питания, сопротивление датчика тока – резистор R1 в схеме на рис.5 вообще лучше взять равным 0,01 Ом, изменив при этом номинал резистора R2 на 10 Ом или увеличив номинал резистора R3 до 10кОм.
Виды LM358
Существует несколько типов ОУ, о котором мы говорим. Во-первых, нужно отметить, что есть не один признак классификации, а сразу три.
Начать “систематизацию” следует с такого признака, как область использования.
Итак, существуют программируемые и альтернативные виды. Если говорить о первых, то нужно сказать — они очень дешевые легкодоступные, ведь, как правило, находятся в “обращении” лишь в измерительных режимах. А вот вторые, в свою очередь, отличаются высокой ценой, так как в их структурах есть мощные агрегаты, способные минимизировать потребление внешней нагрузки, что обеспечивает стопроцентную безопасность от коротких замыканий всей электросистемы.
Теперь перейдем к разделению по “базам”: есть электронные (1) и полярные (2). 1 — работают благодаря своему интенсивному управлению потоком частиц, которые двигаются между катодом и анодом, то есть минусом и плюсом. 2 — функционируют с помощью регулирования и контроля величины сопротивления на выводах, которое определяет направление начального сигнала.
Ну и, конечно же, третья сортировка. Она определена быстротой действия электроприбора. Разумеется, рассмотрим быстродействующие и среднедействующие.
“БУ” свойственна максимально-возможная скорость смещения, ведь они содержат в себе несколько дифференциальных выходов. А вот “СУ” — полностью наоборот — не обладают необходимым количеством вышеназванных элементов, а также имеют низкую частоту испускания при однополярном процессе.
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.
В каких корпусах выпускаются микросхемы
На упаковке может быть DIP8 — обозначение LM358N или SO8 — LM358D. Первый предназначен для объемного монтажа, второй — для поверхностного монтажа. Характеристики элемента не зависят от типа жилья: они всегда одинаковы. Но существует множество аналогов микросхемы, у которых параметры немного отличаются. Всегда есть плюсы и минусы. Обычно, если элемент имеет широкий диапазон рабочего напряжения, например, страдает какая-то другая характеристика.
Также есть металлокерамический корпус, но такие микросхемы используются, если устройство будет эксплуатироваться в сложных условиях. В радиолюбительской практике удобнее использовать микросхемы в корпусах для поверхностного монтажа. Они очень хорошо свариваются, что немаловажно при работе. Ведь работать с элементами на длинных ножках оказывается намного комфортнее.
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.
| Тип | Минимальная температура, °C | Максимальная температура, °C | Диапазон питающих напряжений, В |
| LM158 | -55 | 125 | от 3(±1,5) до 32(±16) |
| LM258 | -25 | 85 | от 3(±1,5) до 32(±16) |
| LM358 | 70 | от 3(±1,5) до 32(±16) | |
| LM358 | -40 | 85 | от 3(±1,5) до 26(±13) |
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.
Особенности операционного усилителя
Микросхема LM358 получила широкое распространение среди радиолюбителей, так как у нее очень много преимуществ. Среди всех можно выделить такие:
- Крайне низкая цена элемента.
- При реализации устройств на микросхеме не требуется устанавливать дополнительные цепи для компенсации.
- Может питаться как от однополярного источника, так и от двухполярного.
- Питание может происходить от источника, напряжение которого 3. 32В. Это позволяет использовать практически любой блок питания.
- На выходе сигнал нарастает со скоростью 0,6 В/мкс.
- Максимальный потребляемый ток не превышает 0,7 мА.
- Напряжение смещения на входе не более 0,2 мВ.
Это ключевые особенности, на которые нужно обращать внимание при выборе этой микросхемы. В том случае, если какой-то параметр не устраивает, лучше поискать аналоги или похожие операционные усилители.
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.
Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса
Исходные данные для расчета представлены в таблицах.
Таблица. Исходные данные для расчета компаратора
| Вход | Выход | Питание | ||||
| ViMin | ViMax | VoMin | VoMax | Vcc | Ви | Vref |
| 0 дюймов | 5 дюймов | 0 дюймов | 5 дюймов | 5 дюймов | 0 дюймов | 5 дюймов |
Таблица пороговых значений
| Нижний порог переключения VL | Верхний порог переключения VH | VH — VL |
| 2.3 В | 2,7 В | 0,4 В |
Описание схемы
Компараторы используются для сравнения двух входных сигналов и генерации выходного сигнала в зависимости от того, какой из входных сигналов больше (Рисунок 84). Шум или дребезги входных сигналов могут привести к многократному переключению компаратора. Для борьбы с таким переключением используется гистерезис, который устанавливает верхний и нижний пределы переключения.
Рис. Схемы компаратора с гистерезисом (слева) и без гистерезиса (справа)
Желательно обратить внимание:
- следует использовать компаратор с минимальным внутренним потреблением тока;
- точность установки пороговых значений гистерезиса определяется точностью номиналов резисторов;
- задержка срабатывания определяется параметрами используемого компаратора.
Советуем прочитать: Самодельные металлоискатели или как сделать металлоискатель своими руками
Принцип работы
Чтобы продемонстрировать, как работает скоростной гистерезисный компаратор, вам нужно взять схему с двумя выходами.
Схема подключения, с которой можно понять принцип работы компаратора, приведена выше. Используя аналоговый сигнал на входе +, который называется «неинвертирующий», и на выходе, называемый «инвертированный», устройство использует два одинаковых сигнала противоположной полярности. В этом случае, если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, на выходе будет «1», и это активирует открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, который должен быть включен. Но, если на входе отрицательный уровень, сигнал будет равен «0», поэтому коллектор будет закрыт.
Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, с транзисторами, без усилителя) воздействует на входы в логических схемах, соответственно, работает на уровне заданной сети питания. Это своего рода переходный элемент между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип работы позволяет не уточнять достоверность или неопределенность выходных сигналов, поскольку компаратор всегда имеет какую-то петлю гистерезиса (независимо от ее уровня) или конечное усиление.
Порядок расчета компаратора с гистерезисом
- Подбираем номинал резистора R1 = 100 кОм. Значения пороговых напряжений определялись в таблице исходных данных: VL = 2,3 В, VH = 2,7 В.
- Рассчитываем R2 по формуле 1:
- Рассчитываем R3 по формуле 2:
- Проверим полученное значение гистерезиса по формуле 3:
Порядок расчета компаратора без гистерезиса
- Выбираем пороговое значение Vth = 2,5 В.
- Подбираем номинал резистора R4 = 100 кОм.
- Рассчитываем R5 по формуле 4:
Моделирование схемы
Принципиальные временные диаграммы показаны на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Временные диаграммы работы схемы: шум присутствует только в начальном коротком интервале времени 0… 120 мкс
Рис. 2. Увеличенная осциллограмма напряжения: диапазон 40… 110 мкс
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).
Схема неинвертирующего усилителя
- На плюсовой вход подается сигнал.
- К выходу операционного усилителя подключается два постоянных резистора R2 и R1, соединенных последовательно.
- Второй резистор соединен с общим проводом.
- Точка соединения резисторов подключается к минусовому входу.
Чтобы вычислить коэффициент усиления, необходимо воспользоваться простой формулой: k=1+R2/R1.
Если имеются данные о значении сопротивлений, входного напряжения, то нетрудно посчитать выходное: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). При использовании микросхемы LM358 и резисторов R1=10 кОм и R2=1 МОм, коэффициент усиления окажется равен 101.
Читать также: Бетономешалка 120 литров пропорции раствора
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.
26 thoughts on “ LM358 схема включения ”
Наверное — это самый распространенный операционник. Как раз тот случай, когда усредненные характеристики детали, делают ее востребованной в любых стандартных устройствах. Возможность сносно работать в различных режимах позволяет использовать в УМЗЧ, параметрических и импульсных стабилизаторах, генераторах, модуляторах, регуляторах и т.д. Из-за надежности, обусловленной простотой, используется и в бытовой, и в промышленной, и, даже, военной технике.
Востребованной ее делает крайне низкая цена, я их брал по 3,5 руб. Взял сотню, теперь леплю эти «семечки» куда только можно. Кроме звукоусиливающей аппаратуры, конечно, где посредственные частотные и скоростные параметры накладывают серьезные ограничения на использование LM358. Что любопытно, у этого простенького ОУ довольно большое допустимое синфазное напряжение, что позволяет использовать его в качестве усилителя напряжения с шунта в «горячем» проводе источника питания с выходным напряжением до 27 вольт. Как на девятом рисунке в публикации. Только с напряжением смещения у него не очень, поэтому приходится сопротивление шунтов выбирать побольше, компенсируя низкую точность операционного усилителя. Но что тут поделать? Инструментальный усилитель за 3 рубля не купишь…
Можно и в звуковых усилителях использовать, но, не в виде предварительного каскада усиления, конечно, тут полностью поддерживаю. Ресиверы, вообще одно из немногих устройств, в каскады усиления которых, современные технологии не добрались. Понимаю, что сейчас кругом МП3, но после качественного ЦАП, микросхемам делать уже нечего. Если мы говорим о верном Hi-Fi (High-Fidelity) стерео-звуке, конечно. В аппаратуре такого уровня, даже применение вакуумных радиоламп до сих пор актуально и востребовано.
Не подскажете пару радиосхем на вакуумных лампах. Лампы есть, а вот схем не могу найти, даже в интернете. Помню, в детстве, был у меня катушечный магнитофон «Астра», так в нём целых три лампы стояло, звук был громкий, но качество конечно оставляло желать лучшего.
Качество звука было неважным — из-за плохого качества магнитных носителей и звукоснимателей, а не из-за усиления НЧ! Усилитель только подчеркивал эти недостатки. Плюс «звукоизлучатели» вносили свою лепту. Да и усилитель-усилителю рознь, несмотря на использованные в нем элементы. Многие старые магнитофоны, по вышеуказанной причине, оснащались изначально некачественным, упрощенным выходным каскадом. А какие у вас лампы? Их разнообразие побольше, чем у транзисторов, особенно биполярных. Схемы найти трудно, но не невозможно, сложнее — под определенные лампы, особенно, если это две ГУ-50.
Схемы на радиолампах в большом количестве имеются в книгах по радиоэлектронике, например есть знаменитая книга «Юный радиолюбитель» авторы Борисов, В.Г. https://tehosnova.ru/knigi/elektronika/borisov_vg_uniy_radiolubitel_7_izd_p.zip
не прикалывайтесь, в стандарт hi-fi влазят почти все современные звуковоспроизводящие устройства)
Интересно, что цоколи большинства сдвоенных (стерео
