Wzmacniacze Operacyjne i KomparatoryW produkcji

LM358P

Producent: Texas Instruments

Dane z noty katalogowej: Texas Instruments SLOS068, wer. Rev. AB, październik 2024

Standardowy podwójny wzmacniacz operacyjny zaprojektowany do zasilania pojedynczego (3V do 32V) lub symetrycznego (±1.5V do ±16V) z pomiarem sygnałów od masy, pasmem 0.7MHz i niskim poborem prądu.

ObudowyPDIP-8

Napięcie zasilania3 – 30 V

Zakres temperatur0 – 70 °C

Oficjalna Nota Katalogowa (PDF)

Przegląd Techniczny

LM358 to powszechnie stosowany podwójny wzmacniacz operacyjny produkowany przez Texas Instruments (dokument SLOS068AB, wersja z października 2024 r.). Dostępny w 8-wyprowadzeniowej obudowie przewlekanej PDIP (oznaczenie P) oraz do montażu powierzchniowego SOIC-8 (oznaczenie D), zawiera dwa niezależne wzmacniacze operacyjne o dużym wzmocnieniu z wewnętrzną kompensacją częstotliwościową, zaprojektowane do pracy z pojedynczego źródła zasilania w szerokim zakresie napięć od 3V do 32V (lub symetrycznego od ±1.5V do ±16V). LM358 charakteryzuje się zakresem napięcia współbieżnego obejmującym ujemną szynę zasilania (masę w układach z pojedynczym zasilaniem), co umożliwia bezpośredni pomiar sygnałów bliskich 0V bez zewnętrznej polaryzacji ujemnej. Stopień wejściowy na tranzystorach PNP Darlingtona zapewnia wysoką impedancję wejściową z typowym prądem polaryzacji 20nA wypływającym z wyprowadzeń. Komplementarny stopień wyjściowy klasy AB przy małym obciążeniu pull-down osiąga poziom do 5mV od masy, podczas gdy dodatnie napięcie wyjściowe sięga około 1.5V poniżej szyny dodatniej. Przy typowym prądzie spoczynkowym wynoszącym 350µA na wzmacniacz, paśmie 0.7MHz (1.2MHz w rewizjach B/BA) i szybkości narastania 0.3V/µs, LM358 jest powszechnie stosowany w układach pomiarowych z pojedynczym zasilaniem, filtrach aktywnych i blokach wzmocnienia stałoprądowego.

Rozkład Wyprowadzeń i Funkcje Alternatywne

Interaktywny rozkład pinów i funkcje wyprowadzeń obudowy PDIP-8.

Ilustracja obudowy, a nie zwymiarowany rysunek mechaniczny.

8 / 8 wyprowadzeń

Nazwa pinu	Typ	Tolerancja 5V	Funkcje alternatywne / szczegóły
OUT1	analog out	—	Wyprowadzenie wyjściowe kanału 1 (wyjście wzmocnionego sygnału wzmacniacza operacyjnego 1)
IN1-	analog in	Nie	Odwracające wyprowadzenie wejściowe kanału 1 (-)
IN1+	analog in	Nie	Nieodwracające wyprowadzenie wejściowe kanału 1 (+)
GND	ground	—	Wyprowadzenie ujemnego zasilania lub masy (podłączane do 0V masy przy zasilaniu pojedynczym lub szyny V- przy symetrycznym)
IN2+	analog in	Nie	Nieodwracające wyprowadzenie wejściowe kanału 2 (+)
IN2-	analog in	Nie	Odwracające wyprowadzenie wejściowe kanału 2 (-)
OUT2	analog out	—	Wyprowadzenie wyjściowe kanału 2 (wyjście wzmocnionego sygnału wzmacniacza operacyjnego 2)
V+	power in	—	Wyprowadzenie dodatniego zasilania (zasilanie pojedyncze od 3V do 32V lub szyna do +16V przy symetrycznym)

Kluczowe Parametry

Parametry

Parametr	Min.	Typowo	Maks.	Jednostka	Warunki pomiaru
Wejściowe napięcie niezrównoważenia(VOS)	—	2	7	mV	VS = 5 V do 30 V, VCM = 0 V, VO = 1.4 V, TA = 25°C
Średni dryf temperaturowy napięcia niezrównoważenia(dVOS/dT)	—	7	—	µV/°C	VS = 5 V do 30 V, TA = 0°C do 70°C
Wejściowy prąd polaryzacji(IB)	—	-20	-250	nA	VO = 1.4 V, TA = 25°C (prąd wypływa z wyprowadzeń wejściowych)
Wejściowy prąd niezrównoważenia(IOS)	—	2	50	nA	VO = 1.4 V, TA = 25°C
Zakres wejściowego napięcia współbieżnego(VCM)	0	0 to (V+) - 1.5	—	V	VS = 5 V do 30 V, TA = 25°C; praca liniowa sięga ujemnej szyny zasilania
Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego (CMRR)(CMRR)	65	80	—	dB	VS = 5 V do 30 V, VCM = 0 V, TA = 25°C
Współczynnik tłumienia tętnień zasilania (PSRR)(PSRR)	65	100	—	dB	VS = 5 V do 30 V, TA = 25°C
Wzmocnienie napięciowe w otwartej pętli (AOL)(AOL)	25	100	—	V/mV	VS = 15 V, VO = 1 V do 11 V, RL >= 2 kΩ, TA = 25°C
Iloczyn wzmocnienia i pasma (GBW)(GBW)	—	0.7	—	MHz	f = 100 kHz, TA = 25°C (1.2 MHz dla nowszych rewizji B/BA)
Szybkość narastania napięcia wyjściowego (Slew Rate)(SR)	—	0.3	—	V/µs	G = +1, wzmocnienie jednostkowe, TA = 25°C (0.5 V/µs dla rewizji B/BA)
Prąd spoczynkowy na kanał(IQ)	—	350	600	µA	VS = 5 V, VO = 2.5 V, IO = 0 A, TA = 25°C
Wychylenie wyjściowe stanu wysokiego od szyny V+(VOH)	—	2	3	V	VS = 30 V, RL >= 10 kΩ, TA = 25°C (wyjście typowo osiąga V+ - 1.5 V)
Wychylenie wyjściowe stanu niskiego do GND(VOL)	—	5	20	mV	VS = 5 V, RL <= 10 kΩ podłączone do GND, TA = 25°C
Wyjściowy prąd źródłowy(ISOURCE)	20	30	—	mA	VS = 15 V, VO = 0 V, VID = 1 V, TA = 25°C
Wyjściowy prąd ujścia(ISINK)	10	20	—	mA	VS = 15 V, VO = 15 V, VID = -1 V, TA = 25°C

Wartości Maksymalne (Absolute Maximum Ratings)

Maks. napięcie zasilania (VDD/VCC)	32 V
Maks. napięcie wejściowe	32 V
Temperatura złącza	0 – 70 °C
Temperatura przechowywania	-65 – 150 °C
Odporność ESD (HBM)	500 V
Rezystancja termiczna θJA (PDIP-8)	80.9 °C/W
Rezystancja termiczna θJC (PDIP-8)	70.4 °C/W

Pułapki Układowe i Ostrzeżenia Inżynieryjne

Rzeczywiste zastrzeżenia sprzętowe, ograniczenia projektu PCB i errata krzemu, które warto znać przed produkcją.

Ostrzeżenie

Zniekształcenia skrośne w komplementarnym stopniu wyjściowym klasy AB

Stopień wyjściowy LM358 wykorzystuje układ wtórnika emiterowego push-pull bez znaczącego prądu spoczynkowego w tranzystorach wyjściowych. Podczas przetwarzania zmiennych sygnałów analogowych lub audio przechodzących przez zero lub punkt polaryzacji, na wyjściu pojawia się strefa nieczułości, w której żaden z tranzystorów nie przewodzi płynnie, wywołując wyraźne zniekształcenia skrośne.

Jak temu zapobiec

W przypadku wzmacniania sygnałów zmiennych lub audio należy dodać zewnętrzny rezystor pull-down (zwykle od 1 kΩ do 4.7 kΩ) między wyjście a masę lub ujemną szynę zasilania. Wymusza to ciągłą pracę górnego tranzystora NPN w klasie A w całym zakresie sygnału, eliminując zniekształcenia skrośne.

Krytyczne

Ograniczenie górnej granicy napięcia współbieżnego (V+ - 1.5 V)

W przeciwieństwie do wzmacniaczy z wejściem rail-to-rail, stopień wejściowy LM358 oparto na tranzystorach PNP Darlingtona, które wymagają co najmniej 1.5 V (2.0 V w pełnym zakresie temperatur) odstępu od dodatniej szyny zasilania do zachowania pracy liniowej. Wymuszenie napięcia powyżej (V+ - 1.5 V) powoduje nasycenie wejścia, zniekształcenia i ryzyko odwrócenia fazy.

Jak temu zapobiec

Należy zapewnić, aby sygnały wejściowe mieściły się w liniowym zakresie roboczym: od V- (0 V) do (V+ - 1.5 V). Przy zasilaniu 5 V napięcie wejściowe nie powinno przekraczać 3.5 V. Jeżeli sygnał musi sięgać dodatniej szyny, należy podwyższyć napięcie zasilania lub zastosować wzmacniacz rail-to-rail, taki jak LMC6482.

Ostrzeżenie

Ograniczenie napięcia wyjściowego od strony szyny dodatniej (VOH ≈ V+ - 1.5 V)

Wyjście wzmacniacza nie jest w stanie osiągnąć pełnego potencjału szyny dodatniej V+. Górny tranzystor Darlingtona oraz układ ograniczenia prądu wprowadzają spadek około 1.5 V przy małym obciążeniu i od 2.0 V do 3.0 V przy znacznym prądzie wyjściowym (RL = 2 kΩ). Przy zasilaniu 5 V maksymalne liniowe napięcie wyjściowe wynosi około 3.5 V.

Jak temu zapobiec

Należy uwzględnić margines nasycenia 1.5 V w bilansie dynamiki układu. Przy współpracy z 5-woltowym przetwornikiem ADC zaleca się zasilenie LM358 z wyższego napięcia (np. 7 V do 12 V) z zabezpieczeniem wejścia ADC diodami zaciskającymi lub wybór wzmacniacza z wyjściem rail-to-rail.

Informacja

Prąd polaryzacji wypływa z wejść (układ PNP Darlingtona)

Ponieważ na wejściach LM358 zastosowano tranzystory PNP, wejściowy prąd polaryzacji (IB ≈ 20 nA typowo, do 250 nA maks.) wypływa z wyprowadzeń w stronę masy, odwrotnie niż we wzmacniaczach z wejściami NPN. Przepływ tego prądu przez duże rezystancje źródła lub sprzężenia generuje niepożądany spadek napięcia niezrównoważenia.

Jak temu zapobiec

Należy wyrównać rezystancje stałoprądowe widziane przez wejście odwracające i nieodwracające (RP = R1 || RF). Jednakowa rezystancja kompensuje napięcie generowane przez prąd IB, ograniczając błąd stałoprądowy jedynie do znacznie mniejszego wejściowego prądu niezrównoważenia (IOS ≈ 2 nA).

Zamienniki i Kompatybilne Układy

Numer części (MPN)	Producent	Kompatybilność	Różnice elektryczne / uwagi do BOM
LM258P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Przemysłowy zakres temperatur (od -25°C do 85°C) zamiast komercyjnego (od 0°C do 70°C); identyczny układ wyprowadzeń i parametry elektryczne.
LM2904P	Texas Instruments	pin to pin drop in	Samochodowy i rozszerzony zakres temperatur (od -40°C do 125°C); maksymalne napięcie zasilania 26V (wersja klasyczna) lub 36V (wersja B).
LMC6482AIM/NOPB	Texas Instruments	pin to pin drop in	Wzmacniacz operacyjny CMOS z wejściem i wyjściem Rail-to-Rail, femtoamperowym prądem polaryzacji (20 fA typowo) oraz napięciem zasilania do 15.5V.

Przykładowe Aplikacje Układowe

Wzmacniacz operacyjny odwracający na LM358

Topologia: Jednokanałowy wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu -3.6 V/V, rezystorze wejściowym 10 kΩ, rezystorze sprzężenia zwrotnego 36 kΩ i zasilaniu symetrycznym ±12 V.

Zobacz schemat Otwórz w Edytorze Web CAD

Oficjalna Dokumentacja i Cytowane Źródła

Oryginalne noty aplikacyjne, erraty i specyfikacje producentów półprzewodników.

DATASHEETTexas Instruments

LM158, LM258, LM358, LM2904 Industry-Standard Dual Operational Amplifiers

Pomóż dbać o poprawność tej strony

Znalazłeś pin, obudowę lub parametr niezgodny z notą katalogową? Zgłoś to.

Zgłoś problem

Otwiera publiczny formularz na GitHubie z już wpisaną tą stroną; potrzebne jest bezpłatne konto GitHub. Jak działają zgłoszenia i potwierdzenia

Przegląd Techniczny

Rozkład Wyprowadzeń i Funkcje Alternatywne

Kluczowe Parametry

Parametry

Wartości Maksymalne (Absolute Maximum Ratings)

Pułapki Układowe i Ostrzeżenia Inżynieryjne

Zamienniki i Kompatybilne Układy

Przykładowe Aplikacje Układowe

Wzmacniacz operacyjny odwracający na LM358

Oficjalna Dokumentacja i Cytowane Źródła

LM158, LM258, LM358, LM2904 Industry-Standard Dual Operational Amplifiers

Pomóż dbać o poprawność tej strony

Powiązane komponenty

LM386N-1

LM393P

LMC6482AIM/NOPB

NE5532P