Микросхема LM358N: описание на русском, характеристики и особенности применения

Микросхема LM358N широко используется в электронных устройствах благодаря простоте схемы включения, низкой стоимости и универсальности. Давайте разберемся в ее особенностях и сферах применения.

Обзор и особенности LM358N

Микросхема LM358N была разработана компанией National Semiconductor в конце 1970-х годов. Она стала простой и надежной заменой вакуумным лампам в различных схемах усиления и фильтрации сигналов. В 2011 году права на производство чипов LM358 перешли к компании Texas Instruments.

В основе LM358N лежит схема из двух операционных усилителей. Каждый усилитель состоит из дифференциальной пары на входе, каскада с общей базой и выходного эмиттерного повторителя. Такая структура обеспечивает высокое входное сопротивление, низкий уровень собственных шумов и хорошую линейность.

Основными преимуществами микросхем серии 358 являются:

• Простота схемы включения
• Низкая стоимость
• Широкий диапазон питающего напряжения
• Малый ток потребления

К недостаткам можно отнести невысокую максимальную частоту (порядка 1 МГц) и ограниченный выходной ток. По своим параметрам LM358N уступает современным Rail-to-Rail операционным усилителям, но при этом значительно дешевле.

Микросхема LM358N находит применение в следующих областях:

1. Неинвертирующие и инвертирующие усилители
2. Генераторы различных типов
3. Активные фильтры
4. Схемы сравнения и ограничения сигналов
5. Источники опорного напряжения
6. Датчики температуры, освещенности, влажности и др.

Электрические параметры и характеристики

Микросхема LM358N может работать как от однополярного, так и от симметричного источника питания:

• Однополярное напряжение: от 3 В до 32 В
• Биполярное напряжение: от ±1,5 В до ±16 В

При использовании однополярного источника отрицательный вывод питания соединяется с общим проводом. Минимальное рабочее напряжение составляет 3 В.

Микросхема сохраняет работоспособность в широком диапазоне температур окружающей среды от 0°С до +70°С. Встроенная схема защиты надежно защищает внутренние каскады от статического электричества.

Рекомендации по применению

При использовании микросхемы LM358N в конкретных схемах необходим правильный расчет параметров и выбор элементов.

Для неинвертирующего усилителя коэффициент усиления K рассчитывается по формуле:

K=1+R1/​R2​​

где K - коэффициент усиления, R2​ - номинал резистора обратной связи, R1​ - номинал резистора на входе усилителя

Например, для получения коэффициента усиления K=11 необходимо выбрать соотношение резисторов R1=10 кОм, R2=100 кОм.

При разработке печатной платы с LM358N следует:

• Разместить микросхему как можно ближе к источнику сигнала
• Использовать общую цепь питания для всех каскадов
• Проложить проводники обратной связи вдали от силовых цепей

Основные ошибки при монтаже - неправильная установка микросхемы в посадочное место, перепутывание входов/выходов и короткие замыкания на плате. Их можно избежать, внимательно следуя инструкции и используя надежный паяльник с регулировкой температуры.

Схемы включения LM358N

Рассмотрим несколько типовых схем включения микросхемы LM358N.

Простейший неинвертирующий усилитель

На вход операционного усилителя LM358N подается входной сигнал Увх. Далее этот сигнал усиливается и инвертируется по фазе, поступая на выход усилителя Увых. Величина коэффициента усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2.

Инвертирующий усилитель

В этой схеме входной сигнал подается на инвертирующий вход операционного усилителя через резистор R1. На неинвертирующем входе установлен резистор R2, образующий отрицательную обратную связь и определяющий коэффициент усиления:

K = R2/R1

Преимуществом данной схемы является высокая линейность амплитудной характеристики. К недостаткам можно отнести фазовый сдвиг на 180 градусов.

Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель усиливает разность двух входных сигналов U1 и U2. Если сигналы равны, то на выходе будет ноль. Такая схема часто используется в измерительных приборах для подавления синфазных помех.

Генератор на LM358

Благодаря высокому коэффициенту усиления операционный усилитель LM358N можно использовать для создания различных типов генераторов.

Релаксационный генератор на основе LM358N может работать в нескольких режимах. В автоколебательном режиме частота и форма выходного сигнала определяются параметрами схемы - сопротивлениями R1, R2 и емкостью конденсатора C1. Регулируя эти значения, можно плавно изменять частоту генерации в широких пределах.

Также возможна синхронизация генератора внешним сигналом, подаваемым на один из входов компаратора. Это позволяет "привязать" частоту к внешнему источнику.

Замена и аналоги LM358N

Существует несколько полных аналогов микросхемы LM358N, совместимых как по электрическим параметрам, так и по распиновке. К ним относятся:

• NE532
• LM2904
• LM158
• OP290

Эти микросхемы LM358N описание на русском указывают идентичные электрические характеристики и могут использоваться для замены в существующих схемах. Они выпускаются различными производителями, в том числе российскими - типа КР1401УД5.

Помимо полных заменителей, имеется ряд микросхем со схожими параметрами, которые могут применяться вместо LM358N после небольшой доработки схемы. К ним относятся:

• TL072
• LM324
• UA741

Перед установкой аналога LM358N важно убедиться, что его характеристики соответствуют требованиям конкретной схемы. Особое внимание следует уделить диапазонам напряжения питания, входных и выходных сигналов, полосе пропускания усилителя.