LM358是电子工程师最常用的双运放芯片之一,便宜、好买、应用广,几乎每个做模拟电路的人都用过它。它内部集成了两个独立的运算放大器,单电源供电也能工作,电压范围从3V到32V,而且输出能到负电源轨,特别适合单电源的应用场景。
先看引脚。LM358通常是8脚封装(DIP-8或SOP-8),引脚定义是这样的:1脚是A输出,2脚A反相输入,3脚A同相输入,4脚是GND(负电源),5脚B同相输入,6脚B反相输入,7脚B输出,8脚是VCC(正电源)。简单记就是左右对称,左边一个运放(1、2、3脚),右边一个运放(5、6、7脚),中间4脚接地,8脚接电源。画图的时候把芯片竖过来,上8下4,左321右567,一目了然。
LM358最经典的应用是电压跟随器,就是把输出直接接反相输入,同相输入接信号。电压跟随器的电压增益是1,但输入阻抗高、输出阻抗低,相当于一个缓冲器,用来隔离前后级。比如传感器输出信号弱,直接带负载会拉低电压,中间加个电压跟随器就能完美解决。LM358做电压跟随器非常稳,电路也简单。
反相放大器也是常用电路。信号通过电阻接反相输入端,反馈电阻接输出和反相输入之间,同相端接地。增益等于反馈电阻除以输入电阻,反相输出。这种电路的优点是输入阻抗等于输入电阻,容易控制,而且反相输入端虚地,共模信号小。同相放大器的增益是1+反馈电阻/输入电阻,输入阻抗高,适合放大微弱信号,但共模电压等于输入信号,对运放的共模抑制比要求高。
用LM358做比较器也是常见用法。把参考电压接一个输入端,被测信号接另一个,输出就是高低电平。不过要注意,LM358不是专门的比较器,输出没有上拉,开漏输出也没有,做比较器时输出是推挽的,上升沿和下降沿不算特别快,对速度要求高的场合还是用专用比较器比如LM393比较好。另外LM358的输出摆幅达不到正电源轨,单电源5V供电时最高输出大概3.5V左右,这点要注意。
使用LM358有几个注意事项。第一,电源引脚旁边要加去耦电容,0.1μF瓷片电容就近接在VCC和GND之间。第二,单电源供电时,输入信号不能是负的,否则要加偏置电压把信号抬到正区间。第三,LM358的增益带宽积只有1MHz左右,做高频放大时增益上不去,需要选高速运放。第四,不用的运放不要悬空,把同相端接地、输出接反相端(接成跟随器),防止自激。
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