今天是 LM358 運(yùn)算放大器 ，主要是以下幾個(gè)方面：

1、什么是 LM358?

2、LM358 引腳圖及功能

3、LM358 CAD 模型

4、LM358 工作原理

5、LM358 特性參數(shù)

6、LM358 經(jīng)典典型電路

一、什么是 LM358?

LM358 運(yùn)算放大器屬于一種低功率雙運(yùn)算放大器，由兩個(gè)獨(dú)立的高增益內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器組成，專門設(shè)計(jì)用于在寬電壓范圍內(nèi)由單電源供電。

LM358 運(yùn)算放大器具有低功耗、共模輸入電壓范圍擴(kuò)展到地/VEE以及單電源或雙電源操作。與單電源應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器類型相比，它具有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。

該放大器可在低至 3.0 V 或高達(dá) 32 V 的電源電壓下工作。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因此在許多應(yīng)用中無需使用外部偏置組件。輸出電壓范圍還包括負(fù)電源電壓。

?

二、 LM358 引腳圖及功能

LM 358 共有 8 個(gè)引腳，每個(gè)引腳具有不同的單獨(dú)功能，下面為 LM 358引腳圖及功能。

引腳 1 和引腳 8 是比較器的輸出。

引腳 2 和引腳 6 為反相輸入。

引腳 3 和引腳 5 是同相輸入。

引腳 4 是 GND 端子。

引腳 8 是 VCC+。

LM358 引腳圖及功能

運(yùn)算放大器：

運(yùn)算放大器，或簡(jiǎn)稱運(yùn)算放大器，本質(zhì)上是一種直流耦合高增益電壓放大設(shè)備，它們非常適合用于信號(hào)調(diào)理、直流放大、濾波，并可與外部反饋組件（如其輸出之間的電容和電阻器）一起使用輸入端子。

運(yùn)算放大器根據(jù)其反饋配置執(zhí)行不同的功能，無論是電阻式、電容式還是兩者兼而有之，在此基礎(chǔ)上，它可以使用差分放大器、積分器或加法器。

同相輸入：

運(yùn)算放大器的同相輸入在LM358的電路圖上用“+”號(hào)標(biāo)記，同相輸入為3 引腳。發(fā)現(xiàn)正電壓施加到同相輸入，然后它不會(huì)發(fā)生變化，它將在輸出端產(chǎn)生正擺動(dòng)。

如果將變化的波形（例如正弦波）應(yīng)用于非反相輸入（例如 LM358 中的引腳 3），那么它將以相同的方式出現(xiàn)在輸出端，它沒有被倒置。

反相輸入：

運(yùn)算放大器的反相輸入在 LM358 的電路圖中用“-”號(hào)標(biāo)記，反相輸入為 2 號(hào)引腳。

當(dāng)在反相輸入端施加正電壓時(shí)，將產(chǎn)生負(fù)電壓擺幅。因此，對(duì)反相輸入應(yīng)用正弦波，將在輸出端出現(xiàn)反相。

LM358 引腳圖及功能

三、 LM358 CAD 模型

1、 LM358 電路符號(hào)圖

2、 LM358 封裝尺寸圖

3、 LM358 3D 模型

四、LM358 IC 工作原理

LM358 引腳圖

這里設(shè)計(jì)了一個(gè) LM358 的 Proteus 模擬，可以讓你更好地了解 LM358 IC 的工作原理。在這個(gè)模擬中，根據(jù) LDR 值設(shè)計(jì)了一個(gè)小型自動(dòng) LED 開關(guān)電路。圖像如下圖所示：

LM358 IC 工作原理

你可以在上圖中看到，我將 LDR 連接在輸入引腳上，而 LED 連接在 LM358 的輸出引腳上。

現(xiàn)在，當(dāng) LDR 變暗時(shí)，LED 將保持關(guān)閉狀態(tài)，但當(dāng) LDR 亮起時(shí)，LED 也會(huì)亮起。

可變電阻用于靈敏度目，在下圖中，顯示了它的 ON 狀態(tài)：

LM358 IC 工作原理

你可以在上圖中看到現(xiàn)在 LED 亮起，因?yàn)?LDR 亮著。

五、 LM358 特性參數(shù)

在單個(gè)封裝中集成兩個(gè)運(yùn)算放大器

寬電源范圍

單電源 - 3V 至 32V

雙電源 – ±1.5V 至 ±16V

輸入差分電壓范圍 ±32

低電源電流 – 700uA

輸入共模電壓范圍 -0.3 至 32

兩個(gè)運(yùn)算放大器的單電源可實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行

結(jié)溫 150?C

工作環(huán)境溫度 – 0?C 至 70?C

儲(chǔ)存溫度范圍 - 65?C 至 150?C

焊針溫度 – 260 ?C（10 秒 – 規(guī)定）

短路保護(hù)輸出

可用封裝：TO-99、CDIP、DSBGA、SOIC、PDIP、DSBGA

六、LM358 經(jīng)典典型電路

1、使用LM358的簡(jiǎn)單震動(dòng)報(bào)警電路

使用 LM358的震動(dòng)報(bào)警電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在家用汽車上有很多應(yīng)用。

該電路的主要應(yīng)用是作為汽車的防盜報(bào)警器。在此電路中，壓電傳感器用作震動(dòng)傳感器，必須安裝在你必須保護(hù)的門上。

圖中所示 LM358 接在反相施密特觸發(fā)器上。端口 R1 設(shè)置電路的閾值電壓。R1 用作反饋電阻。

當(dāng)壓電傳感器未激活時(shí)，壓電傳感器的輸出將為低電平，IC 的輸出也為低電平，因此傳感器的輸出為高電平并作為施密特觸發(fā)器激活。然后它會(huì)發(fā)出蜂鳴聲。

即使振動(dòng)已分離，蜂鳴器仍會(huì)發(fā)出一段時(shí)間的蜂鳴聲。這是因?yàn)椋?dāng)LM358 IC被觸發(fā)時(shí)，反相輸入影響不大，狀態(tài)不容易反相。因此，將傳感器牢固地固定在表面上，無論你將其放置在何處，并且將傳感器放置在門把手附近總是好的。

所以這里這個(gè)圖必須使用 3V電池作為電源，調(diào)節(jié)R2 寄存器以獲得必要的靈敏度。

2、 LM358 的紅外接近傳感器

1）元器件清單

LM358

10K歐姆電阻

220歐姆電阻

紅外發(fā)射器 LED

紅外接收器 LED

彩色 LED

電池 5V

10K 歐姆可變電阻

紅外燈：

IR LED 是固體閃電設(shè)備，通電時(shí)會(huì)發(fā)出某種形式的電磁輻射。IR LED 發(fā)出的光比可見光長(zhǎng)。使用的紅外光電二極管必須能夠檢測(cè)到紅外 LED 發(fā)出的特定波長(zhǎng)的 INFRA RED，這一點(diǎn)非常重要。

紅外光電二極管：

它是一種特殊類型的二極管，它在暴露于光線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，它以反向偏置連接以進(jìn)行紅外線檢測(cè)。在沒有紅外輻射的情況下，當(dāng)光線沒有落在它上面時(shí)，它具有非常高的電阻和少量電流流過它，稱為暗電流。但是當(dāng)紅外線落在它上面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的電荷載流子，并且它的電阻會(huì)降低，并且電流開始流動(dòng)，該電流與落在光電二極管上的輻射強(qiáng)度成正比。在接近傳感器中，光電二極管使用此機(jī)制來生成電信號(hào)。

LM358 的紅外接近傳感器

2）工作原理：

接近傳感器遵循的原理非常簡(jiǎn)單。IR LED 和光電二極管相互并聯(lián)，用作發(fā)射器和接收器。光電二極管以反向偏置連接。當(dāng)障礙物出現(xiàn)在發(fā)射器射線的前面時(shí)，發(fā)射器射線是 IR LED 發(fā)射器，當(dāng)該光被反射回來時(shí)，它被充當(dāng)接收器的光電二極管攔截。反射的光線會(huì)降低光電二極管的電阻，因此會(huì)產(chǎn)生大的電荷載流子并產(chǎn)生電信號(hào)。

這個(gè)信號(hào)實(shí)際上是10k電阻上的電壓，這是電位器，我們可以通過調(diào)整這個(gè)電壓來調(diào)整這個(gè)電壓，距離也會(huì)有所不同。它直接饋送到運(yùn)算放大器的同相端。運(yùn)算放大器的功能是比較在引腳 2 和引腳 3 上給它的兩個(gè)輸入。

來自光電二極管的信號(hào)被提供給連接 10k 電阻的同相引腳（引腳 3）和閾值電壓從電位器到可調(diào)節(jié)的反相引腳（引腳 2）。如果非反相引腳 2 上的電壓大于反相引腳上的電壓，則表示光沒有落在光電二極管上，則運(yùn)算放大器輸出為高電平，否則輸出為低電平。

數(shù)字輸出為高電平或低電平。避障機(jī)器人或線跟隨機(jī)器人使用接近傳感器的數(shù)字輸出信號(hào)來停止機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)或改變機(jī)器人的方向。一旦障礙物足夠近，信號(hào)就可以通過H橋電路直接饋送到電機(jī)的輸入引腳來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

模擬輸出是從零到某個(gè)有限值的連續(xù)值范圍。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或其他開關(guān)器件不能直接使用模擬信號(hào)。首先，它們需要由微控制器處理，并通過 ADC 和一些編碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這種輸出形式需要一個(gè)額外的微控制器，但無需使用運(yùn)算放大器。

比較器的工作模式很簡(jiǎn)單：

如果 Vin > Vref，則 Vout = Vcc，

參考電壓設(shè)置在 2 號(hào)引腳，如果 Vin < Vref，則 Vout = 0，因?yàn)槲覀儗⒁_接地。

值得一提的是，此時(shí)輸出電壓將約等于電源電壓Vout~Vcc。

鑒于這些情況，我們將 IR 接收器輸出連接到非反向輸入（正）意味著我們將 IR 接收器連接到 LM-358 的輸入引腳 2。最初我們說當(dāng)光電二極管不捕獲紅外輻射時(shí)，我們將有大約 0.56V 的電壓輸出。

因此，我們必須首先給出高于 0.56V 電壓的 Vref。在這里，我們將使用電位器將高于 0.56V 的值設(shè)置到引腳 Vref。在這種情況下，在狀態(tài) 0 中，我們有 Vin < Vref 且 Vout = 0，因此 LED 將關(guān)閉。

當(dāng)接收器將捕獲輻射時(shí)，它將允許更高的電流通過，該電流將超過 Vref，我們將有 Vin> Vref 并且 Vout = Vcc，大約 9V。

3、使用 LM-358 的太陽能跟蹤器

1）元器件清單

BC547 晶體管

本項(xiàng)目使用了兩個(gè) BC547 晶體管。BC547 是 NPN 雙極結(jié)型晶體管。這通常用作開關(guān)和放大器。我們?cè)谶@個(gè)電路中使用了 BC547 作為開關(guān)。在基極施加的電流越小，它可以控制在集電極和發(fā)射極的電流越大。

BC557 晶體管

BC547 是 PNP 雙極結(jié)型晶體管，通常用作開關(guān)和放大器。當(dāng)在基極上施加接地（0）電壓時(shí)，集電極和發(fā)射極將關(guān)閉（正向偏置），當(dāng)在基極上施加正電壓時(shí)，集電極和發(fā)射極將打開（反向偏置）。

LDR（光敏電阻）

LDR 或光相關(guān)電阻是可變電阻，它也被稱為光敏電阻。這些 LDR、光敏電阻或光敏電阻的工作原理是“光導(dǎo)”。LDR 電阻的變化取決于落在 LDR 表面上的光強(qiáng)度。當(dāng)光落在 LDR 的表面上時(shí)，LDR 的電阻會(huì)降低并增加元件的電導(dǎo)率。當(dāng)沒有光落在 LDR 的表面上時(shí)，LDR 的電阻很高，從而降低了元件的電導(dǎo)率。

使用 LM-358 的太陽能跟蹤器

2）接線說明

LDR1 與 R1（10K） 串聯(lián)，會(huì)改變電壓。LDR1和R1 的 連接點(diǎn)是同相引腳LM358的輸入， LM358與LM358 IC的第 3腳 相連，后者是 第一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入。

同樣， LDR2 與 R2（10K） 串聯(lián)。LDR2 和 R2的 連接點(diǎn) 是 LDR2 的 輸出端，連接到 LM358 IC 的引腳 5 。引腳 5 是 第二個(gè)運(yùn)放的 LM358 IC 的同相輸入端 。

10K 可變電阻器( RV1) 固定端子 1 連接到 Vcc ， 固定端子 2 連接到 地。可變電阻器 (RV1)的 可變端子 連接到 IC 引腳 2 和 6。引腳 2 和 6 分別是 IC 的 Op-Amp 1 和 Op-Amp 2的反相輸入端 。

運(yùn)算放大器 1 輸出引腳 （IC 引腳 1）連接到晶體管 Q1 和 Q3的 基極端子，而 運(yùn)算放大器 2 輸出引腳 （IC 引腳 7）連接到晶體管 Q2 和 Q4的基極端子.

晶體管（BC547） Q1、Q2集電極端接 Vcc，晶體管（BC557） Q3、Q4 集電極端接 地。

三極管Q1、Q3的 發(fā)射極 均 短接 ， 通過二極管D1、D3 的連接點(diǎn) 與電機(jī)端相連。三極管Q2和Q4的 發(fā)射極 均 短接 ， 通過二極管D2和D4 的連接點(diǎn) 與電機(jī)端相連。

3）工作原理

LM358 是控制整個(gè)系統(tǒng)的主控制器，這里它作為電壓比較器工作。當(dāng)同相輸入端（+）處的電壓大于反相輸入端（-）處的電壓時(shí)，電壓比較器的輸出將為高電平。

當(dāng)沒有光落在 LDR 表面時(shí)，它的電阻很高，那么所有電壓都分配在 LDR 上，輸出為低電平（接地）。當(dāng)光線落在 LDR 表面時(shí)，它的電阻很低，那么所有電壓都分配在電阻上，輸出為高電平 (VCC)。

可變電阻用于設(shè)置運(yùn)算放大器 1 和運(yùn)算放大器 2 的反相 (-) 端的參考電壓。

晶體管 BC547 和 BC557 形成一個(gè) H 橋，用于控制電機(jī)方向。

當(dāng)光照在 LDR 上增加時(shí)，LDR 的輸出電壓也在增加。因此，同相 (+) 端的電壓也會(huì)增加，當(dāng)該電壓大于參考電壓時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

互補(bǔ)對(duì)稱晶體管 BC547 和 BC557 形成 H 橋，借助它我們控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

考慮第一個(gè)比較器的輸出為高而第二個(gè)比較器的輸出為低的情況。

當(dāng) Q1 和 Q4 開啟時(shí)，電機(jī)將順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

考慮第一個(gè)比較器的輸出為低而第二個(gè)比較器的輸出為高的情況。

當(dāng)晶體管 Q2 和 Q3 開啟時(shí)，電機(jī)將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

如果兩個(gè)比較器的輸出均為低電平，則晶體管 Q3 和 Q4 導(dǎo)通，但沒有電流流過電機(jī)。

同樣，如果兩個(gè)比較器的輸出都為高電平，晶體管 Q1 和 Q2 將開啟，但沒有電流流過電機(jī)。

4、使用 LM358的電池監(jiān)控電路

電池電量指示電路使用雙運(yùn)放 IC LM358 監(jiān)控 12V 電池的低、正常和滿電平。

使用 LM358的電池監(jiān)控電路

1）元器件清單

電阻: (1/4 Wаtt?)

R1 – 10K

R2 – 10K

R3 – 10K (電位器)

R4 – 10K (電位器)

R5 – 1.5K

R6 – 1.5K

R7 – 1K

R8 – 1.5K

R9 – 1.5K

LM358 IC

LED?：紅色、綠色、黃色

100mA 保險(xiǎn)絲

12V 電池

2）電路說明

電路監(jiān)控 12V 電池電壓，將顯示電池的充電水平，指示低電壓、正常電壓和滿電壓。電位器在紅色/黃色/綠色 LED? 時(shí)調(diào)整 指示。例如，紅色 LED 在 11V 時(shí)亮起，綠色 LED 在 12V 時(shí)亮起。黃色 LED 在這些值之間重新打開。該項(xiàng)目也可用于監(jiān)控 4v、6v、24v 等，只需稍作修改。

4、帶有 LM358 的光電二極管

帶有 LM358 的光電二極管

1）元器件清單

LM358

光電二極管

10K電位器

10K電阻

晶體管BC547

引領(lǐng)

2）電路描述

10K 電阻與光電二極管串聯(lián)，光電二極管的輸出提供給 LM-358 的 3 號(hào)引腳。在這個(gè)項(xiàng)目中，當(dāng)輻射落在光電二極管上時(shí)，LED 將打開和關(guān)閉。電位器連接在引腳 2 上，用作參考電壓。運(yùn)算放大器的輸出在 BC547 的基礎(chǔ)上給出。集電極與發(fā)光二極管相連，發(fā)射極與地相連。

6、其他應(yīng)用

傳感器放大器

傳統(tǒng)運(yùn)算放大器電路

積分器、微分器、加法器、加法器、電壓跟隨器等，

直流增益模塊、數(shù)字萬用表、示波器

比較器（回路控制和調(diào)節(jié)）

有源濾波器

通用信號(hào)調(diào)理和放大

4 至 20mA 電流環(huán)路發(fā)送器