So arbeiten Sie mit dem Operationsverstärker LM358: Anschlussschaltungen und praktische Anwendung. Stromstabilisator zum Laden des Akkus - Ladegerät mit Stromstabilisierung Beschreibung des LM358-Chips

Um verschiedene elektronische Geräte einzurichten, benötigen Sie eine Stromquelle, die nicht nur die Ausgangsspannung, sondern auch den Schwellenwert für den Überstromschutz regelt. In vielen einfache Geräte Schutz für einen ähnlichen Zweck beschränkt nur maximaler Strom Belastung, und die Möglichkeit ihrer Regulierung fehlt oder ist schwierig. Dieser Schutz ist eher für das Netzteil selbst als für seine Last gedacht. Für den sicheren Betrieb sowohl der Quelle als auch des daran angeschlossenen Geräts ist es notwendig, den Stromschutzpegel über einen weiten Bereich regulieren zu können. Beim Auslösen soll die Last automatisch abgeschaltet werden. Das vorgeschlagene Gerät erfüllt alle oben genannten Anforderungen.

Wichtigste technische Merkmale
Eingangsspannung, V......26...29
Ausgangsspannung, V......1...20
Schutzbetriebsstrom, A...................0,03...2

Gerätediagrammin der Abbildung dargestellt. Auf dem Operationsverstärker DA1.1 ist ein einstellbarer Spannungsstabilisator montiert. Sein nicht invertierender Eingang (Pin 3) vom variablen Widerstand R2 erhält eine Referenzspannung, deren Stabilität durch die Zenerdiode VD1 gewährleistet wird, und der invertierende Eingang (Pin 2) erhält eine negative Spannung Rückmeldung(OOS) vom Emitter des Transistors VT2 über den Spannungsteiler R11R7 Der OOS hält die Spannungsgleichheit an den Eingängen des Operationsverstärkers aufrecht und gleicht den Einfluss destabilisierender Faktoren aus. Durch Bewegen des Schiebereglers des variablen Widerstands R2 können Sie die Ausgangsspannung einstellen.

Die Überstromschutzeinheit ist auf dem Operationsverstärker DA1.2 montiert, der als Komparator dient, der die Spannungen an den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen vergleicht. Der nichtinvertierende Eingang erhält über den Widerstand R14 Spannung vom Laststromsensor – Widerstand R13, und der invertierende Eingang erhält eine Referenzspannung, deren Stabilität durch die Diode VD2 gewährleistet wird, die mit einer Stabilisierungsspannung von etwa 0,6 als Stabilisator fungiert V. Während der durch den Laststrom am Widerstand R13 erzeugte Spannungsabfall weniger als vorbildlich ist, liegt die Spannung am Ausgang (Pin 7) des Operationsverstärkers DA1.2 nahe Null.

Überschreitet der Laststrom den zulässigen Wert, steigt die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 nahezu auf die Versorgungsspannung an. Durch den Widerstand R9 fließt ein Strom, der die LED HL1 einschaltet und den Transistor VT1 öffnet. Die Diode VD3 öffnet und schließt über den Widerstand R8 den positiven Rückkopplungskreis (POC). Der offene Transistor VT1 verbindet einen niederohmigen Widerstand R12 parallel zur Zenerdiode VD1, wodurch die Ausgangsspannung auf nahezu Null sinkt, da der Regeltransistor VT2 schließt und die Last abschaltet. Obwohl die Spannung am Laststromsensor aufgrund der Wirkung des PIC auf Null sinkt, bleibt die Last getrennt, was durch die leuchtende Anzeige HL1 angezeigt wird. Sie können die Last wieder aktivieren, indem Sie den Strom kurz ausschalten oder die Taste SB1 drücken. Die Diode VD4 schützt den Emitterübergang des Transistors VT2 vor der Sperrspannung des Kondensators C5, wenn die Last ausgeschaltet ist, und sorgt außerdem für die Entladung dieses Kondensators über den Widerstand R10 und den Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1.

Details.Der Transistor KT315A (VT1) kann durch KT315B-KT315E ersetzt werden. Transistor VT2 – einer der Serien KT827, KT829. Die Zenerdiode (VD1) kann alles sein, mit einer Stabilisierungsspannung von 3 V bei einem Strom von 3...8 mA. Die Dioden KD521V (VD2-VD4) können andere aus dieser Serie sein oder die Kondensatoren KD522B SZ, C4 – jede Folie oder Keramik. Oxidkondensatoren: C1 - K50-18 oder ähnlich importiert, der Rest stammt aus der K50-35-Serie. Die Nennspannung der Kondensatoren sollte nicht geringer sein als die im Diagramm angegebene. Festwiderstände - MLT, variabel - SPZ-9a. Der Widerstand R13 kann aus drei parallel geschalteten MLT-1 mit einem Widerstand von 1 Ohm bestehen. Knopf (SB1) - P2K ohne Fixierung o.ä.

Die Einrichtung des Geräts beginnt mit der Messung der Versorgungsspannung an den Anschlüssen des Kondensators C1, die unter Berücksichtigung der Welligkeit innerhalb der im Diagramm angegebenen Grenzen liegen muss. Bewegen Sie anschließend den Schieberegler des variablen Widerstands R2 in die oberste Position im Stromkreis und stellen Sie ihn durch Messung der maximalen Ausgangsspannung auf 20 V ein und wählen Sie den Widerstand R11 aus. Dann wird beispielsweise ein Lastäquivalent an den Ausgang angeschlossen, wie es in dem Artikel von I. Netschajew „Universelles Lastäquivalent“ in „Radio“, 2005, Nr. 1, S. 10 beschrieben ist. 35. Messen Sie den minimalen und maximalen Strom des Schutzes. Um das Mindestniveau des Schutzbetriebs zu verringern, muss der Widerstandswert des Widerstands R6 verringert werden. Um das maximale Schutzniveau zu erhöhen, müssen Sie den Widerstand des Widerstands R13 – des Laststromsensors – verringern.


P. VYSOCHANSKY, Rybniza, Transnistrien, Moldawien
„Radio“ Nr. 9 2006

Der beliebteste Zweikanal-Operationsverstärker ist LM358, LM358N. Der Operationsverstärker gehört zur Serie LM158, LM158A, LM258, LM258A, LM2904, LM2904V. Es verfügt über viele Schaltkreise, Analoga und Datenblätter.

Die Mikroschaltungen LM358 und LM358N sind in den Parametern identisch und unterscheiden sich nur im Gehäuse.

Sie interessieren sich für Datenblätter und Eigenschaften anderer ICs. Sie werden in Verbindung mit Schaltstabilisatoren und Netzteilen eingesetzt.

• 1. Eigenschaften, Beschreibung
• 2. Merkmalstabelle.
• 3. Pinbelegung, Pinbelegung
• 4. Analog
• 5. Typische Anschlusspläne
• 6. Datenblatt, Datenblatt LM358 LM358N

Eigenschaften, Beschreibung

Die IC-Stromversorgung kann unipolar von 3 bis 32 V sein. Der Operationsverstärker arbeitet stabil bei Standard 3,3 V. Bipolare Stromversorgung von 1,5 bis 16 Volt. Bei der angegebenen Temperatur von 0° bis 70° bleiben die Kennwerte im Normbereich. Wenn die Gradzahl diese Grenzen überschreitet, kommt es zu einer Abweichung der Parameter.

Viele Leute interessieren sich für die Beschreibung des LM328N in russischer Sprache, aber das Datenblatt ist umfangreich, der Hauptteil ist auch ohne Übersetzung klar. Damit Sie das LM358-Datenblatt nicht auf Russisch suchen, habe ich eine Tabelle mit den wichtigsten Parametern zusammengestellt.

Mehrere beliebte Datenblätter zum Download:

Merkmalstabelle.

Mikroschaltungen verschiedener Hersteller können unterschiedliche Parameter haben, aber alles liegt im Normbereich. Das Einzige, was sich stark unterscheiden kann, ist die maximale Frequenz: Bei manchen liegt sie bei 0,7 MHz, bei anderen bei bis zu 1,1 MHz. Es gibt viele Möglichkeiten, ICs zu verwenden; allein in der Dokumentation sind etwa 20 davon aufgeführt. Funkamateure haben diese Zahl auf über 70 Systeme erweitert.

Typische Funktionalität aus dem Datenblatt auf Russisch:

1. Komparatoren;
2. aktive RC-Filter;
3. LED-Treiber;
4. Summierverstärker Gleichstrom;
5. Impuls- und Pulsationsgenerator;
6. Niederspannungs-Spitzenspannungsdetektor;
7. Bandpass-Aktivfilter;
8. zur Verstärkung durch eine Fotodiode;
9. invertierender und nichtinvertierender Verstärker;
10. symmetrischer Verstärker;
11. Stromstabilisator;
12. invertierender Verstärker Wechselstrom;
13. DC-Differenzverstärker;
14. Brückenstromverstärker.

Pinbelegung, Pinbelegung

Analog

Die große Beliebtheit wird auch durch die große Anzahl an Analoga von LM358 und LM358N bestimmt. Je nach Hersteller können die Eigenschaften leicht variieren, aber alles liegt im Toleranzbereich. Überprüfen Sie vor dem Austausch die elektrischen Eigenschaften beim Hersteller, falls diese nicht Ihren Anforderungen entsprechen. Die Anschlusspläne sind ähnlich. Es gibt mehr als 30 Analoga, ich zeige das erste Dutzend, die völlig ähnlich sind: nach Parametern:

1. KR1040UD1
2. KR1053UD2
3. KR1401UD5
4. GL358
5. NE532
6. OP295
7. OP290
8. OP221
9. OPA2237
10. TA75358P
11. UPC1251C
12. UPC358C

Typische Anschlusspläne

Ich musste mehrere Spezifikationen verschiedener Fabriken durchsehen, um die vollständigste zu finden. Die meisten sind kurz und wenig informativ. Um möglichst deutlich zu machen, wie die Verbindungsschaltungen LM358 und LM358N funktionieren, schauen Sie sich den typischen Anschluss an.

Datenblatt, Datenblatt LM358 LM358N

Vom Hersteller angegebener Anwendungsbereich:

1. Blu-ray-Player und Heimkinos;
2. chemische und Gassensoren;
3. DVD-Recorder und -Player;
4. digitale Multimeter;
5. Temperatursensor;
6. Motorsteuerungssysteme;
7. Oszilloskope;
8. Generatoren;
9. Massenbestimmungssysteme.

Um verschiedene elektronische Geräte einzurichten, benötigen Sie eine Stromquelle, die nicht nur die Ausgangsspannung, sondern auch den Schwellenwert für den Überstromschutz regelt. Bei vielen einfachen Geräten für ähnliche Zwecke begrenzt der Schutz nur den maximalen Laststrom und die Möglichkeit, ihn zu regulieren, fehlt oder ist schwierig. Dieser Schutz ist eher für das Netzteil selbst als für seine Last gedacht. Für den sicheren Betrieb sowohl der Quelle als auch des daran angeschlossenen Geräts ist es notwendig, den Stromschutzpegel über einen weiten Bereich regulieren zu können. Beim Auslösen soll die Last automatisch abgeschaltet werden. Das vorgeschlagene Gerät erfüllt alle oben genannten Anforderungen.

Wichtigste technische Merkmale
Eingangsspannung, V......26...29
Ausgangsspannung, V......1...20
Schutzbetriebsstrom, A...................0,03...2

Gerätediagrammin der Abbildung dargestellt. Auf dem Operationsverstärker DA1.1 ist ein einstellbarer Spannungsstabilisator montiert. Sein nicht invertierender Eingang (Pin 3) vom variablen Widerstand R2 erhält eine Referenzspannung, deren Stabilität durch die Zenerdiode VD1 gewährleistet wird, und der invertierende Eingang (Pin 2) empfängt die Gegenkopplungsspannung (NFV) vom Emitter des Transistors VT2 über den Spannungsteiler R11R7 NFC hält Gleichspannungen an den Eingängen des Operationsverstärkers aufrecht und kompensiert so den Einfluss destabilisierender Faktoren. Durch Bewegen des Schiebereglers des variablen Widerstands R2 können Sie die Ausgangsspannung einstellen.

Die Überstromschutzeinheit ist auf dem Operationsverstärker DA1.2 montiert, der als Komparator dient, der die Spannungen an den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen vergleicht. Der nichtinvertierende Eingang erhält über den Widerstand R14 Spannung vom Laststromsensor – Widerstand R13, und der invertierende Eingang erhält eine Referenzspannung, deren Stabilität durch die Diode VD2 gewährleistet wird, die mit einer Stabilisierungsspannung von etwa 0,6 als Stabilisator fungiert V. Während der durch den Laststrom am Widerstand R13 erzeugte Spannungsabfall weniger als vorbildlich ist, liegt die Spannung am Ausgang (Pin 7) des Operationsverstärkers DA1.2 nahe Null.

Überschreitet der Laststrom den zulässigen Wert, steigt die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 nahezu auf die Versorgungsspannung an. Durch den Widerstand R9 fließt ein Strom, der die LED HL1 einschaltet und den Transistor VT1 öffnet. Die Diode VD3 öffnet und schließt über den Widerstand R8 den positiven Rückkopplungskreis (POC). Der offene Transistor VT1 verbindet einen niederohmigen Widerstand R12 parallel zur Zenerdiode VD1, wodurch die Ausgangsspannung auf nahezu Null sinkt, da der Regeltransistor VT2 schließt und die Last abschaltet. Obwohl die Spannung am Laststromsensor aufgrund der Wirkung des PIC auf Null sinkt, bleibt die Last getrennt, was durch die leuchtende Anzeige HL1 angezeigt wird. Sie können die Last wieder aktivieren, indem Sie den Strom kurz ausschalten oder die Taste SB1 drücken. Die Diode VD4 schützt den Emitterübergang des Transistors VT2 vor der Sperrspannung des Kondensators C5, wenn die Last ausgeschaltet ist, und sorgt außerdem für die Entladung dieses Kondensators über den Widerstand R10 und den Ausgang des Operationsverstärkers DA1.1.

Details.Der Transistor KT315A (VT1) kann durch KT315B-KT315E ersetzt werden. Transistor VT2 – einer der Serien KT827, KT829. Die Zenerdiode (VD1) kann alles sein, mit einer Stabilisierungsspannung von 3 V bei einem Strom von 3...8 mA. Die Dioden KD521V (VD2-VD4) können andere aus dieser Serie sein oder die Kondensatoren KD522B SZ, C4 – jede Folie oder Keramik. Oxidkondensatoren: C1 - K50-18 oder ähnlich importiert, der Rest stammt aus der K50-35-Serie. Die Nennspannung der Kondensatoren sollte nicht geringer sein als die im Diagramm angegebene. Festwiderstände - MLT, variabel - SPZ-9a. Der Widerstand R13 kann aus drei parallel geschalteten MLT-1 mit einem Widerstand von 1 Ohm bestehen. Knopf (SB1) - P2K ohne Fixierung o.ä.

Die Einrichtung des Geräts beginnt mit der Messung der Versorgungsspannung an den Anschlüssen des Kondensators C1, die unter Berücksichtigung der Welligkeit innerhalb der im Diagramm angegebenen Grenzen liegen muss. Bewegen Sie anschließend den Schieberegler des variablen Widerstands R2 in die oberste Position im Stromkreis und stellen Sie ihn durch Messung der maximalen Ausgangsspannung auf 20 V ein und wählen Sie den Widerstand R11 aus. Dann wird beispielsweise ein Lastäquivalent an den Ausgang angeschlossen, wie es in dem Artikel von I. Netschajew „Universelles Lastäquivalent“ in „Radio“, 2005, Nr. 1, S. 10 beschrieben ist. 35. Messen Sie den minimalen und maximalen Strom des Schutzes. Um das Mindestniveau des Schutzbetriebs zu verringern, muss der Widerstandswert des Widerstands R6 verringert werden. Um das maximale Schutzniveau zu erhöhen, müssen Sie den Widerstand des Widerstands R13 – des Laststromsensors – verringern.


P. VYSOCHANSKY, Rybniza, Transnistrien, Moldawien
„Radio“ Nr. 9 2006

Chip LM358 in einem Paket enthält zwei unabhängige Operationsverstärker mit geringer Leistung und hoher Verstärkung und Frequenzkompensation. Verfügt über einen geringen Stromverbrauch. Eine Besonderheit dieses Verstärkers ist die Möglichkeit, ihn in Stromkreisen mit unipolarer Spannungsversorgung von 3 bis 32 Volt zu betreiben. Der Ausgang ist kurzschlussfest.

Beschreibung des Operationsverstärkers LM358

Der Einsatzbereich liegt als Verstärkerwandler, in Gleund in allen gängigen Schaltungen, in denen Operationsverstärker zum Einsatz kommen, sowohl mit unipolarer als auch bipolarer Versorgungsspannung.

LM358-Spezifikationen

• Unipolare Leistung: von 3 V bis 32 V.
• Bipolare Stromversorgung: ± 1,5 bis ± 16 V.
• Stromverbrauch: 0,7 mA.
• Gleichtakt-Eingangsspannung: 3 mV.
• Differenzeingangsspannung: 32 V.
• Gleichtakt-Eingangsstrom: 20 nA.
• Differenzeingangsstrom: 2 nA.
• Differenzspannungsverstärkung: 100 dB.
• Ausgangsspannungshub: 0 ​​V bis VCC – 1,5 V.
• Harmonische Verzerrung: 0,02 %.
• Maximale Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangs: 0,6 V/µs.
• Unity-Gain-Frequenz (temperaturkompensiert): 1,0 MHz.
• Maximale Verlustleistung: 830 mW.
• Betriebstemperaturbereich: 0…70 Grad C.

Abmessungen und Pinbelegung des LM358 (LM358N)

Analoga LM358

Nachfolgend finden Sie eine Liste ausländischer und inländischer Analoga des Operationsverstärkers LM358:

• GL358
• NE532
• OP221
• OP290
• OP295
• TA75358P
• UPC358C
• AN6561
• CA358E
• HA17904
• KR1040UD1 (inländisches Analogon)
• KR1053UD2 (inländisches Analogon)
• KR1401UD5 (inländisches Analogon)

Anwendungsbeispiele (Anschlussschaltung) des LM358-Verstärkers

Einfacher nichtinvertierender Verstärker

Komparator mit Hysterese

Nehmen wir an, dass das dem invertierenden Eingang zugeführte Potenzial allmählich zunimmt. Wenn sein Pegel knapp über dem Referenzwert (Vh – Vref) liegt, erscheint am Ausgang ein hoher Logikpegel. Wenn danach das Eingangspotential langsam zu sinken beginnt, schaltet der Komparatorausgang auf einen niedrigen Logikpegel bei einem Wert etwas unter dem Referenzwert (Vref – Vl). In diesem Beispiel ist die Differenz zwischen (Vh – Vref) und (Vref – Vl) der Hysteresewert.

Sinusgenerator mit Wienbrücke

Der Wien-Brückenoszillator ist eine Art elektronischer Oszillator, der Sinuswellen erzeugt. Es kann ein breites Spektrum an Frequenzen erzeugen. Der Generator basiert auf einer Brückenschaltung, die ursprünglich 1891 von Max Wien entwickelt wurde. Der klassische Wien-Oszillator besteht aus vier Widerständen und zwei Kondensatoren. Man kann sich den Oszillator auch als Vorwärtsverstärker in Kombination mit einem Bandpassfilter vorstellen, der für eine positive Rückkopplung sorgt.

Differenzverstärker auf LM358

Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, die Differenz zwischen zwei eingehenden Signalen zu verstärken, indem jedes Signal mit einem bestimmten konstanten Wert multipliziert wird.

Der Differenzverstärker ist ein bekannter Elektrischer Schaltplan, dient zur Verstärkung der Spannungsdifferenz zwischen zwei an seinen Eingängen ankommenden Signalen. Im theoretischen Modell eines Differenzverstärkers hängt die Größe des Ausgangssignals nicht von der Größe jedes einzelnen Eingangssignals ab, sondern streng von deren Differenz.

Viele Geräteparameter hängen davon ab, welche spezifische LM358-Verbindungsschaltung verwendet wird. Mit diesem Operationsverstärker lassen sich viele Designs realisieren, die problemlos in der Mikrocontrollertechnik und sogar in Lautsprechersystemen eingesetzt werden können.

Dies ist kein sehr anspruchsvolles Element – ​​seine Leistung ist nicht großartig, sein Betriebsspannungsbereich ist ebenfalls klein, aber es hat die Hauptqualitäten – Einfachheit und niedrige Kosten. Die Kosten für einen Operationsverstärker im Großhandel betragen etwa 15 Rubel. Daher werden erfolglose Experimente damit Ihrem Geldbeutel nicht schaden.

Funktionen des Operationsverstärkers

Der LM358-Chip ist bei Funkamateuren weit verbreitet, da er viele Vorteile bietet. Unter allen können folgende unterschieden werden:

1. Extrem niedriger Preis des Artikels.
2. Bei der Implementierung von Geräten auf einem Chip müssen keine zusätzlichen Schaltkreise zur Kompensation installiert werden.
3. Es kann entweder von einer unipolaren oder bipolaren Quelle gespeist werden.
4. Der Strom kann aus einer Quelle mit einer Spannung von 3 bis 32 V stammen. Dadurch können Sie nahezu jedes Netzteil nutzen.
5. Am Ausgang steigt das Signal mit einer Rate von 0,6 V/µs an.
6. Die maximale Stromaufnahme beträgt nicht mehr als 0,7 mA.
7. Die Eingangsvorspannung beträgt nicht mehr als 0,2 mV.

Dies sind die wichtigsten Merkmale, auf die Sie bei der Auswahl dieses Chips achten müssen. Wenn Sie mit einigen Parametern nicht zufrieden sind, ist es besser, nach Analoga oder ähnlichen Operationsverstärkern zu suchen.

Pinbelegung der Mikroschaltung

Aus dem Datenblatt LM358 können Sie ersehen, dass sich in einem Gehäuse zwei Operationsverstärker befinden. Folglich verfügt jeder über zwei Eingänge und die gleiche Anzahl an Ausgängen. Außerdem sind zwei weitere Beine für die Spannungsversorgung vorgesehen. Es gibt nur acht Pins auf der Mikroschaltung. Die Pinbelegung des LM358 ist wie folgt:

1 - Ausgang DA1.1.

2 - negativer Eingang DA1.1.

3 - positiver Eingang DA1.1.

4 - „Minus“-Stromversorgung.

5 - positiver Eingang DA1.2.

6 - negativer Eingang DA1.2.

7 - Ausgang DA1.2.

8 - „Plus“-Stromversorgung für LM358.

In welchen Gehäusen werden Mikroschaltungen hergestellt?

Das Gehäuse kann entweder DIP8 – Bezeichnung LM358N oder SO8 – LM358D sein. Der erste ist für die Durchführung einer volumetrischen Installation vorgesehen, der zweite für die Oberflächeninstallation. Die Eigenschaften des Elements hängen nicht von der Gehäuseart ab – sie sind immer gleich. Es gibt jedoch viele Analoga der Mikroschaltung, deren Parameter sich geringfügig unterscheiden. Es gibt immer Vor- und Nachteile. Wenn ein Element beispielsweise über einen großen Betriebsspannungsbereich verfügt, leiden normalerweise andere Eigenschaften darunter.

Es gibt auch ein Metallkeramikgehäuse, aber solche Mikroschaltungen werden verwendet, wenn das Gerät unter schwierigen Bedingungen eingesetzt wird. In der Amateurfunkpraxis ist es am bequemsten, Mikroschaltungen in oberflächenmontierten Gehäusen zu verwenden. Sie löten sehr gut, was beim Arbeiten wichtig ist. Schließlich ist es viel bequemer, mit Elementen zu arbeiten, deren Beine länger sind.

Welche Analoga gibt es?

Es gibt viele Analoga zum LM358-Chip. Ihr Anschlussplan ist genau derselbe, aber es ist trotzdem besser, das Datenblatt zu überprüfen, um keinen Fehler zu machen. Unter den vollständigen Analoga der Mikroschaltung kann Folgendes unterschieden werden:

• NE532;
• OR221;
• OP04;
• OR290;
• OPA2237;
• UPC358C;
• OR295;
• TA75358R.

Sie können auch Analoga des LM358D-Elements auswählen – dies sind UPC358G, KIA358F, TA75358CF, NE532D. Es gibt viele ähnliche Mikroschaltungen, die sich geringfügig vom 358 unterscheiden. Beispielsweise haben LM258, LM158 und LM2409 völlig ähnliche Eigenschaften, der Betriebstemperaturbereich unterscheidet sich jedoch geringfügig.

Eigenschaften von Analoga

Aus dem Datenblatt LM358 und seinen Analoga können Sie die folgenden Eigenschaften herausfinden:

1. LM158 – arbeitet im Temperaturbereich von -55 bis +125 Grad. Die Versorgungsspannung kann im Bereich 3...32V schwanken.
2. LM258 - Betriebstemperaturbereich -25...+85, Versorgungsspannung - 3...32V.
3. LM358 - Temperatur 0...+70, Spannung - 3...32V.

Für den Fall, dass der Temperaturbereich 0...+70 nicht ausreicht, ist es sinnvoll, einen analogen Operationsverstärker zu finden. Der LM2409 bietet eine gute Leistung; er verfügt über einen größeren Betriebstemperaturbereich. Es ist nur etwas kleiner für Lebensmittel. Dadurch wird die Einsatzmöglichkeit des Gerätes in Amateurfunkkonstruktionen deutlich eingeschränkt. Die Verbindungsschaltung des LM358 ist die gleiche wie bei den meisten seiner Analoga.

Für den Fall, dass Sie nur einen Operationsverstärker installieren müssen, sollten Sie auf Analoga wie LMV321 oder LM321 achten. Sie haben fünf Pins und im SOT23-5-Gehäuse ist nur ein Operationsverstärker enthalten. Für den Fall, dass jedoch eine größere Anzahl von Operationsverstärkern benötigt wird, können Sie Doppelelemente verwenden – LM324, bei dem das Gehäuse 14 Pins hat. Mit Hilfe solcher Elemente können Sie Platz und Kondensatoren im Stromkreis einsparen.

Nichtinvertierende Verstärkerschaltung

Beschreibung des Schemas:

1. An den positiven Eingang wird ein Signal gesendet.
2. An den Ausgang des Operationsverstärkers sind zwei in Reihe geschaltete Festwiderstände R2 und R1 angeschlossen.
3. Der zweite Widerstand ist mit der gemeinsamen Leitung verbunden.
4. Der Verbindungspunkt der Widerstände ist mit dem negativen Eingang verbunden.

Um den Gewinn zu berechnen, müssen Sie eine einfache Formel verwenden: k=1+R2/R1.

Wenn Daten zum Widerstandswert und zur Eingangsspannung vorliegen, lässt sich der Ausgang leicht berechnen: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). Bei Verwendung der Mikroschaltung LM358 und der Widerstände R1=10 kOhm und R2=1 MOhm beträgt die Verstärkung 101.

Schaltung eines leistungsstarken nichtinvertierenden Verstärkers

Elemente, die beim Entwurf eines nichtinvertierenden Verstärkers verwendet werden, und ihre Parameter:

1. Der verwendete Chip ist LM358.
2. Widerstandswert R1=910 kOm.
3. R2=100 kOm.
4. R3=91 kOm.

Zur Verstärkung des Signals wird ein Halbleiter-Bipolartransistor VT1 verwendet.

In Bezug auf die Spannung beträgt die Verstärkung, sofern solche Elemente verwendet werden, 10. Um die Verstärkung im allgemeinen Fall zu berechnen, müssen Sie die folgende Formel verwenden: k=1+R1/R2. Um den Stromkoeffizienten der gesamten Schaltung zu berechnen, müssen Sie den entsprechenden Parameter des verwendeten Transistors kennen.

Spannungs-Strom-Wandlerschaltung

Die Schaltung ist in der Abbildung dargestellt und ähnelt in gewisser Weise der im Aufbau eines nichtinvertierenden Verstärkers beschriebenen. Aber hier kommt ein Bipolartransistor hinzu. Der Ausgangsstrom ist direkt proportional zur Spannung am Eingang des Operationsverstärkers.

Gleichzeitig ist die Stromstärke umgekehrt proportional zum Widerstandswert des Widerstands R1. Wenn wir das in Formeln beschreiben, sieht es so aus:

Bei einem Widerstandswert von R1 = 1 Ohm gibt es für jede am Eingang angelegte Spannung von 1 V einen Strom von 1 A am Ausgang. Die Verbindungsschaltung LM358 im Spannungs-Strom-Wandlermodus wird von Funkamateuren zum Entwurf von Ladegeräten verwendet.

Strom-Spannungs-Wandlerschaltung

Mit diesem einfachen Design kann der Operationsverstärker LM358 niedrigen Strom in hohe Spannung umwandeln. Dies kann mit der folgenden Formel beschrieben werden:

Wenn im Design ein Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 MΩ verwendet wird und ein Strom mit einem Wert von 1 μA durch den Stromkreis fließt, erscheint am Ausgang des Elements eine Spannung mit einem Wert von 1 V.

Einfache Differenzverstärkerschaltung

Dieses Design wird häufig in Geräten verwendet, die die Spannung von Quellen mit hohem Widerstand messen. Als Besonderheit ist zu berücksichtigen, dass die Widerstandsverhältnisse R1/R2 und R4/R3 gleich sein müssen. Dann hat die Ausgangsspannung folgenden Wert:

U(out)=(1+R4/R3)*(Uin1-Uin2).

In diesem Fall kann die Verstärkung mit der Formel k=(1+R4/R3) berechnet werden. Wenn der Widerstand aller Widerstände 100 kOhm beträgt, beträgt der Koeffizient 2.

Verstärkungsanpassung

Das bisherige Design hat einen Nachteil: Es gibt keine Möglichkeit, die Verstärkung anzupassen. Der Grund liegt in der Komplexität der Implementierung, da zwei variable Widerstände gleichzeitig verwendet werden müssen. Wenn jedoch plötzlich der Koeffizient angepasst werden muss, können Sie eine Entwurfsschaltung verwenden, die auf drei Operationsverstärkern basiert:

Hier erfolgt die Anpassung über einen variablen Widerstand R2. Es ist zu berücksichtigen, dass die folgenden Gleichheiten erfüllt sind:

1. R3=R1.
2. R4=R5=R6=R7.

In diesem Fall ist k=(1+2*R1/R2).

Verstärkerausgangsspannung U(out)=(1+2*R1/R2)*(Uin1-Uin2).

Stromüberwachungsschaltung

Eine weitere Schaltung, mit der Sie den Stromwert im Versorgungskabel messen können. Es besteht aus einem Shunt-Widerstand R1, einem Operationsverstärker LM358, einem NPN-Transistor und zwei Widerständen. Elementeigenschaften:

• Chip DA1 - LM358;
• Widerstandswiderstand R=0,1 Ohm;
• Widerstandswert R2=100 Ohm;
• R3=1 kOhm.

Die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers muss mindestens 2 V höher sein als die der Last. Dies ist eine Voraussetzung für das Funktionieren des Systems.

Spannungs-Frequenz-Wandlerschaltung

Dieses Gerät wird benötigt, wenn die Periode oder Frequenz eines Signals berechnet werden muss.

Die Schaltung wird als Analog-Digital-Wandler verwendet. Parameter der im Design verwendeten Elemente:

• DA1 - LM358;
• C1 – 0,047 µF;
• R1=R6=100 kOhm;
• R2=50 kOhm;
• R3=R4=R5=51 kOhm;
• R6=100 kOhm;
• R7=10 kOhm.

Dies sind alles Designs, die mit einem Operationsverstärker gebaut werden können. Der Anwendungsbereich des LM358 ist jedoch nicht darauf beschränkt; es gibt eine Vielzahl deutlich komplexerer Schaltungen, mit denen Sie verschiedene Möglichkeiten implementieren können.