LM358芯片概述
LM358是德州儀器(TI)生產(chǎn)的一款雙運算放大器(Operational Amplifier),即包含兩個運放單元的芯片。這種芯片廣泛用于信號處理、傳感器信號放大、濾波電路、功率控制等應(yīng)用中。LM358的設(shè)計旨在為低電壓應(yīng)用提供較高的性能,其結(jié)構(gòu)簡單且功耗較低,廣泛應(yīng)用于單電源供電系統(tǒng)。
LM358具有低功耗、低失調(diào)電壓等特點,工作電壓范圍寬,適合單電源應(yīng)用。它適用于電池供電設(shè)備以及需要低功耗的系統(tǒng),尤其適用于信號放大和電平轉(zhuǎn)換。
LM358引腳圖及功能說明
LM358芯片采用8引腳的封裝形式(DIP-8),每個引腳的功能如下:
1號引腳 - 輸出端1(Output 1):
1號引腳為第一個運算放大器的輸出端。此輸出引腳直接提供放大后的信號,可供后續(xù)電路直接使用。在典型應(yīng)用中,該引腳連接到負載或電路的下一部分,以便輸出經(jīng)過放大的信號。2號引腳 - 反相輸入端1(Inverting Input 1):
2號引腳為第一個運算放大器的反相輸入端。該端用于輸入負向信號。當輸入信號接入該端時,放大器將輸出相反極性的信號。它通常用于反饋電路,以控制放大器的增益和穩(wěn)定性。3號引腳 - 非反相輸入端1(Non-inverting Input 1):
3號引腳為第一個運算放大器的非反相輸入端。該端用于輸入正向信號。當輸入信號接入該端時,放大器將輸出同極性的信號。非反相端輸入適合單電源供電應(yīng)用。4號引腳 - 電源負端(V- / GND):
4號引腳為LM358的電源負端或接地端(GND),該端通常連接到電源的地線。LM358適合單電源供電,因此該引腳一般接地,在部分應(yīng)用中也可以接負電壓。5號引腳 - 非反相輸入端2(Non-inverting Input 2):
5號引腳為第二個運算放大器的非反相輸入端,與3號引腳功能相同。該端用于輸入正向信號,并決定輸出的極性。該引腳多用于接入需要放大的輸入信號。6號引腳 - 反相輸入端2(Inverting Input 2):
6號引腳為第二個運算放大器的反相輸入端。該端輸入負向信號,主要用于反饋和增益控制。通過改變該端與輸出端的連接方式,可以實現(xiàn)不同的放大器配置,如反相放大器或積分電路等。7號引腳 - 輸出端2(Output 2):
7號引腳為第二個運算放大器的輸出端,與1號引腳功能相同,用于輸出信號。放大后的信號通過該引腳傳遞到下一個電路模塊。8號引腳 - 電源正端(V+):
8號引腳為LM358的電源正端,連接到供電電源的正極。LM358適合單電源供電,通常為5V至32V范圍內(nèi)的直流電源。
LM358的工作原理
LM358的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩個獨立的運算放大器,能夠在單電源供電的情況下工作。這種設(shè)計特別適合便攜式電池供電設(shè)備。運算放大器的核心是差分放大器,其輸入為兩個端子之間的電壓差,通過調(diào)整反饋回路中的電阻,可以改變放大器的增益。LM358的輸入級采用差分輸入模式,通過電流鏡電路和補償電路,使其在各種溫度和電壓下都具有穩(wěn)定的特性。
運算放大器工作時,根據(jù)輸入端的連接方式,輸出會產(chǎn)生反相或同相的放大信號。LM358支持低輸入偏置電流和低失調(diào)電壓,保證了精確的信號放大,適合傳感器信號調(diào)理等需要高精度的應(yīng)用場景。
LM358的主要特點
低功耗:
LM358具有低功耗的特點,非常適合用于電池供電設(shè)備。其靜態(tài)功耗低,工作時功耗也較低,延長了設(shè)備的電池壽命。寬電源電壓范圍:
LM358能夠在3V至32V的寬電源電壓范圍內(nèi)工作,這使得它在很多應(yīng)用中都具有廣泛的適用性。低輸入偏置電流:
低輸入偏置電流使得LM358非常適合于高阻抗電路,比如一些傳感器或測量放大器。低偏置電流保證了輸入端不會造成顯著的誤差。單電源供電:
LM358適用于單電源供電,而不需要雙電源,這大大簡化了電路設(shè)計,尤其適合便攜設(shè)備中的應(yīng)用。集成雙運算放大器:
LM358集成了兩個運算放大器,因此在一些需要雙通道處理的場合,比如立體聲音頻放大,或多路信號放大等應(yīng)用中非常實用。
LM358的功能和作用
信號放大:
LM358主要用于信號的放大。在傳感器和檢測電路中,傳感器輸出的微弱信號可通過LM358進行放大,以供后續(xù)電路處理。電平轉(zhuǎn)換:
LM358在單電源供電下也能正常工作,且其輸出信號能夠接近電源地電位,使其適合于信號的電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用。在數(shù)字電路和模擬電路的接口之間,LM358可以充當電平匹配器的角色。濾波電路:
LM358能夠用于構(gòu)建低通、高通或帶通濾波電路,滿足不同頻率的濾波需求。在音頻處理、信號分析和降噪等領(lǐng)域中,濾波電路是非常重要的應(yīng)用。比較器應(yīng)用:
LM358的雙運放結(jié)構(gòu)可作為比較器電路使用,實現(xiàn)電平檢測、過壓保護等功能。通過適當設(shè)置輸入端電壓,輸出可用于控制其他設(shè)備或電路。積分和微分電路:
LM358可以構(gòu)成積分電路或微分電路,適用于信號處理、波形生成等應(yīng)用。在一些自動控制電路中,積分和微分運算是PID控制算法的基礎(chǔ)。
LM358的典型應(yīng)用
溫度檢測:
在溫度檢測電路中,LM358可以用作信號放大器,將熱敏電阻或熱電偶的微弱信號放大,便于后續(xù)信號處理或顯示。電池電量監(jiān)測:
LM358用于電池電量檢測電路,通過檢測電壓變化,判斷電池電量狀況,并輸出電平信號,提示設(shè)備是否需要充電。音頻放大:
在音頻放大電路中,LM358可以對輸入音頻信號進行放大,以提高音頻信號的電平和音量。在某些低功率音頻放大設(shè)備中,LM358是經(jīng)濟高效的選擇。電流檢測:
LM358可以用在電流檢測電路中,通過檢測流經(jīng)分流電阻的電壓,將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,從而監(jiān)控負載電流。光電傳感器放大:
在光電傳感器應(yīng)用中,LM358能夠放大光電傳感器的信號,確保信號強度足夠高,以便精確判斷光線強度或其他物體特性。
LM358的常見型號
LM358N:
是最常見的LM358型號,通常采用DIP-8封裝,適合通用信號處理應(yīng)用。