LM358 这颗运放是电子工程师的老朋友了，几乎所有嵌入式项目里都能看到它的身影。它便宜、好买、双运放、单电源供电，学习运放用它入门是再合适不过的了。今天聊聊 LM358 的实战应用。

LM358 是双运放芯片，一个芯片里有两个独立的运放。常见封装是 DIP-8（双列直插 8 脚，实验用）和 SOIC-8（贴片 8 脚，量产用）。引脚定义：1 脚是 A 输出（第一个运放的输出）、2 脚是 A 反相输入、3 脚是 A 同相输入、4 脚是 VCC-（负电源，单电源供电时接地）、5 脚是 B 同相输入（第二个运放的同相输入）、6 脚是 B 反相输入、7 脚是 B 输出、8 脚是 VCC+（正电源，3V 到 32V 单电源）。

主要参数：单电源供电范围 3V 到 32V、双电源供电 ±1.5V 到 ±16V、单位增益带宽 1.1MHz（增益带宽积）、转换速率 0.3V / µs、输入失调电压典型 2mV 最大 7mV、输入偏置电流典型 45nA、输出电压摆幅可以接近电源轨（rail-to-rail 不行，低了负载下还有 1.5V 左右压降）。这些参数决定它能用在哪里、不能用在哪里。

LM358 不能跑高速度的性能的应用。要 1MHz 以上的应用（音频、高频信号处理），需要换 LM358。LM358、LM358 是高速运放（几十 MHz 带宽）。

电压跟随器（Voltage Follower）是 LM358 最经典的应用。电路接法：把输出（1 脚）直接连到反相输入（2 脚），信号从同相输入（3 脚）输入。这就是一个电压跟随器，增益是 1（Vout = Vin）。电压跟随器有什么用？第一个，阻抗变换。输入阻抗高（运放输入阻抗是几 MΩ 到几 GΩ），输出阻抗低（运放输出阻抗是几 Ω 到几十 Ω）。前级电路接高阻抗负载时信号会衰减（比如传感器信号源阻抗高），经过跟随器后输出阻抗低了，可以驱动后级电路（比如 ADC），信号不衰减。

第二个，隔离。前级电路和后级电路之间加一个跟随器，前后级之间互相不影响。前级电路看进去是高阻抗（不从信号源取电流），后级电路看进去是低阻抗（能驱动负载）。第三个，缓冲。在 ADC 采样电路里，加个跟随器隔离 ADC 的采样电容对输入信号的影响，保证采样精度。

同相放大器。电路接法：信号从同相输入（3 脚）输入，反相输入（2 脚）通过 R1 接反并联到地，输出（1 脚）通过 Rf 反馈到反相输入。增益 Av = 1 + Rf / R1。这个电路优点：输入阻抗高（运放同相输入阻抗是几 MΩ 到几 GΩ），适合传感器信号放大。缺点：共模电压大（输出有直流偏置），不适合大信号放大（容易饱和）。

反相放大器。电路接法：信号通过 R1 接反相输入（2 脚），同相输入（3 脚）接地，反相输入通过 Rf 反馈到输出。增益 Av = -Rf / R1（负号表示反相）。优点：共模电压小（输入是 0V），适合小信号放大。缺点：输入阻抗低（等于 R1），不适合高阻抗信号源。

比较器应用。LM358 也常用作比较器（虽然收益不比低）。把同相输入和反相输入分别接两个不同信号，输出根据比较结果输出高或者低。比如电池电压检测——把电池电压分压后接同相输入，基准电压接反相输入，输出接到 MCU 的中断引脚，电池电压低了触发报警。比较器输出是开漏的（不是推挽），需要外接上拉电阻（几 KΩ 到几十 KΩ）。

加减法器。LM358 还能做加减法运算（这就是它叫运放"运算放大器"的原因）。加法器电路：多个输入信号分别通过电阻接反相输入，同相输入接地，反馈电阻接输出。Vo = -（Rf/R1*V1 + Rf/R2*V2 + Rf/R3*V3）。减法器（差分放大器）：两个输入信号分别接反相和同相输入。Vo = （R3/R1）（Vf1= Vf2），适合差分信号放大（比如电流检测、应变片信号）。

实战要点。第一个，单电源供电时输入信号不能低于 0V。LM358 输入范围是 0V 到 VCC-1.5V（不是 rail-to-rail），输入低于 0V 会饱和，输入高于 VCC-1.5V 也会饱和。要用单电源处理负信号，需要加直流偏置（把信号抬到 0V 以上）。第二个，输出不能到 rail-to-rail。LM358 输出摆幅到接近 VCC 和 GND，但有 1.5V 左右压降（输出驱动 10mA 时）。要 rail-to-rail 要用 LM358、LMV358、MCP6002 这些。

第三个，反馈电阻不能太大。LM358 输入偏置电流有几十 nA，反馈电阻太大（几 MΩ 以上）时输入偏置电流会在反馈电阻上产生失调电压，影响精度。一般反馈电阻选 10KΩ 到 1MΩ 之间。第四个，旁路电容要加。LM358 电源引脚（4 脚和 8 脚）旁边要加一个 0.1μF 的陶瓷电容，滤掉电源纹波。多个 LM358 供电时加一个大容量电容（10μF 电解）储能。第五个，避免振荡。LM358 增益带宽积有限（1.1MHz），高频应用容易振荡。要避免振荡：反馈电阻加一个小电容（几 pF 到几十 pF）做相位补偿、输出加一个几十 Ω 电阻隔离容性负载、电源加去耦电容。

常见错误。第一个：错误接地——把 LM358 的地接到错误的接地点，引入干扰。第二个：错误供电——超过 3V 的供电用 LM358，芯片发热。第四个：错误设计——设计成 1.1MHz 以上带宽的应用，跑不动。看似简单的应用会出错，但能解决大部分问题。

LM358 是入门运放的神器，通过它能学到大部分电路原理基础。看似简单的运放电路，能学到大部分电路原理基础。简单的事情只要能做好，就能学到大部分事情。