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今天是 LM358 運算放大器 ，主要是以下幾個方面：

• 1、什麼是 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
• 6、LM358 經典典型電路

LM358 運算放大器屬于一種低功率雙運算放大器，由兩個獨立的高增益内部頻率補償運算放大器組成，專門設計用于在寬電壓範圍内由單電源供電。

LM358 運算放大器具有低功耗、共模輸入電壓範圍擴展到地/VEE以及單電源或雙電源操作。與單電源應用中的标準運算放大器類型相比，它具有幾個明顯的優勢。

該放大器可在低至 3.0 V 或高達 32 V 的電源電壓下工作。共模輸入範圍包括負電源，因此在許多應用中無需使用外部偏置組件。輸出電壓範圍還包括負電源電壓。

LM358 運算放大器實物圖

LM 358 共有 8 個引腳，每個引腳具有不同的單獨功能，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

運算放大器：

運算放大器，或簡稱運算放大器，本質上是一種直流耦合高增益電壓放大設備，它們非常适合用于信号調理、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。

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

同相輸入：

運算放大器的同相輸入在LM358的電路圖上用“ ”号标記，同相輸入為3 引腳。發現正電壓施加到同相輸入，然後它不會發生變化，它将在輸出端産生正擺動。

如果将變化的波形（例如正弦波）應用于非反相輸入（例如 LM358 中的引腳 3），那麼它将以相同的方式出現在輸出端，它沒有被倒置。

反相輸入：

運算放大器的反相輸入在 LM358 的電路圖中用“-”号标記，反相輸入為 2 号引腳。

當在反相輸入端施加正電壓時，将産生負電壓擺幅。因此，對反相輸入應用正弦波，将在輸出端出現反相。

LM358 引腳圖及功能

1、 LM358 電路符号圖

2、 LM358 封裝尺寸圖

3、 LM358 3D 模型

LM358 引腳圖

這裡設計了一個 LM358 的 Proteus 模拟，可以讓你更好地了解 LM358 IC 的工作原理。在這個模拟中，根據 LDR 值設計了一個小型自動 LED 開關電路。圖像如下圖所示：

LM358 IC 工作原理

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

現在，當 LDR 變暗時，LED 将保持關閉狀态，但當 LDR 亮起時，LED 也會亮起。

可變電阻用于靈敏度目，在下圖中，顯示了它的 ON 狀态：

LM358 IC 工作原理

你可以在上圖中看到現在 LED 亮起，因為 LDR 亮着。

• 在單個封裝中集成兩個運算放大器
• 寬電源範圍
• 單電源 - 3V 至 32V
• 雙電源 – ±1.5V 至 ±16V
• 輸入差分電壓範圍 ±32
• 低電源電流 – 700uA
• 輸入共模電壓範圍 -0.3 至 32
• 兩個運算放大器的單電源可實現可靠運行
• 結溫 150˚C
• 工作環境溫度 – 0˚C 至 70˚C
• 儲存溫度範圍 - 65˚C 至 150˚C
• 焊針溫度 – 260 ˚C（10 秒 – 規定）
• 短路保護輸出
• 可用封裝：TO-99、CDIP、DSBGA、SOIC、PDIP、DSBGA

1、使用LM358的簡單震動報警電路

• 使用 LM358的震動報警電路設計簡單，在家用汽車上有很多應用。
• 該電路的主要應用是作為汽車的防盜報警器。在此電路中，壓電傳感器用作震動傳感器，必須安裝在你必須保護的門上。

圖中所示 LM358 接在反相施密特觸發器上。端口 R1 設置電路的阈值電壓。R1 用作反饋電阻。

當壓電傳感器未激活時，壓電傳感器的輸出将為低電平，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器激活。然後它會發出蜂鳴聲。

即使振動已分離，蜂鳴器仍會發出一段時間的蜂鳴聲。這是因為，當LM358 IC被觸發時，反相輸入影響不大，狀态不容易反相。因此，将傳感器牢固地固定在表面上，無論你将其放置在何處，并且将傳感器放置在門把手附近總是好的。

所以這裡這個圖必須使用 3V電池作為電源，調節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 是固體閃電設備，通電時會發出某種形式的電磁輻射。IR LED 發出的光比可見光長。使用的紅外光電二極管必須能夠檢測到紅外 LED 發出的特定波長的 INFRA RED，這一點非常重要。

紅外光電二極管：

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

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單。IR LED 和光電二極管相互并聯，用作發射器和接收器。光電二極管以反向偏置連接。當障礙物出現在發射器射線的前面時，發射器射線是 IR LED 發射器，當該光被反射回來時，它被充當接收器的光電二極管攔截。反射的光線會降低光電二極管的電阻，因此會産生大的電荷載流子并産生電信号。

這個信号實際上是10k電阻上的電壓，這是電位器，我們可以通過調整這個電壓來調整這個電壓，距離也會有所不同。它直接饋送到運算放大器的同相端。運算放大器的功能是比較在引腳 2 和引腳 3 上給它的兩個輸入。

來自光電二極管的信号被提供給連接 10k 電阻的同相引腳（引腳 3）和阈值電壓從電位器到可調節的反相引腳（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，則運算放大器輸出為高電平，否則輸出為低電平。

數字輸出為高電平或低電平。避障機器人或線跟随機器人使用接近傳感器的數字輸出信号來停止機器人的運動或改變機器人的方向。一旦障礙物足夠近，信号就可以通過H橋電路直接饋送到電機的輸入引腳來驅動電機。

模拟輸出是從零到某個有限值的連續值範圍。電機驅動器或其他開關器件不能直接使用模拟信号。首先，它們需要由微控制器處理，并通過 ADC 和一些編碼轉換為數字形式。這種輸出形式需要一個額外的微控制器，但無需使用運算放大器。

比較器的工作模式很簡單：

如果 Vin > Vref，則 Vout = Vcc，

參考電壓設置在 2 号引腳，如果 Vin < Vref，則 Vout = 0，因為我們将引腳接地。

值得一提的是，此時輸出電壓将約等于電源電壓Vout~Vcc。

鑒于這些情況，我們将 IR 接收器輸出連接到非反向輸入（正）意味着我們将 IR 接收器連接到 LM-358 的輸入引腳 2。最初我們說當光電二極管不捕獲紅外輻射時，我們将有大約 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。在這裡，我們将使用電位器将高于 0.56V 的值設置到引腳 Vref。在這種情況下，在狀态 0 中，我們有 Vin < Vref 且 Vout = 0，因此 LED 将關閉。

當接收器将捕獲輻射時，它将允許更高的電流通過，該電流将超過 Vref，我們将有 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

本項目使用了兩個 BC547 晶體管。BC547 是 NPN 雙極結型晶體管。這通常用作開關和放大器。我們在這個電路中使用了 BC547 作為開關。在基極施加的電流越小，它可以控制在集電極和發射極的電流越大。

BC557 晶體管

BC547 是 PNP 雙極結型晶體管，通常用作開關和放大器。當在基極上施加接地（0）電壓時，集電極和發射極将關閉（正向偏置），當在基極上施加正電壓時，集電極和發射極将打開（反向偏置）。

LDR（光敏電阻）

LDR 或光相關電阻是可變電阻，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”。LDR 電阻的變化取決于落在 LDR 表面上的光強度。當光落在 LDR 的表面上時，LDR 的電阻會降低并增加元件的電導率。當沒有光落在 LDR 的表面上時，LDR 的電阻很高，從而降低了元件的電導率。

使用 LM-358 的太陽能跟蹤器

2）接線說明

LDR1 與 R1（10K） 串聯，會改變電壓。 LDR1和R1 的 連接點是同相引腳LM358的輸入， LM358與LM358 IC的第 3腳 相連，後者是 第一個運算放大器的輸入。

同樣， LDR2 與 R2（10K） 串聯。LDR2 和 R2的 連接點 是 LDR2 的 輸出端，連接到 LM358 IC 的引腳 5 。引腳 5 是 第二個運放的 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 分别是 IC 的 Op-Amp 1 和 Op-Amp 2的反相輸入端 。

運算放大器 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 發射極 均 短接 ， 通過二極管D1、D3 的連接點 與電機端相連。三極管Q2和Q4的 發射極 均 短接 ， 通過二極管D2和D4 的連接點 與電機端相連。

3）工作原理

LM358 是控制整個系統的主控制器，這裡它作為電壓比較器工作。當同相輸入端（ ）處的電壓大于反相輸入端（-）處的電壓時，電壓比較器的輸出将為高電平。

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

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

晶體管 BC547 和 BC557 形成一個 H 橋，用于控制電機方向。

當光照在 LDR 上增加時，LDR 的輸出電壓也在增加。因此，同相 ( ) 端的電壓也會增加，當該電壓大于參考電壓時，運算放大器的輸出變為高電平。

• 互補對稱晶體管 BC547 和 BC557 形成 H 橋，借助它我們控制電機旋轉。
• 考慮第一個比較器的輸出為高而第二個比較器的輸出為低的情況。
• 當 Q1 和 Q4 開啟時，電機将順時針方向旋轉。
• 考慮第一個比較器的輸出為低而第二個比較器的輸出為高的情況。
• 當晶體管 Q2 和 Q3 開啟時，電機将逆時針旋轉。
• 如果兩個比較器的輸出均為低電平，則晶體管 Q3 和 Q4 導通，但沒有電流流過電機。
• 同樣，如果兩個比較器的輸出都為高電平，晶體管 Q1 和 Q2 将開啟，但沒有電流流過電機。

4、使用 LM358的電池監控電路

電池電量指示電路使用雙運放 IC LM358 監控 12V 電池的低、正常和滿電平。

使用 LM358的電池監控電路

1）元器件清單

• 電阻: (1/4 Wаttѕ)
• 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
• LEDѕ：紅色、綠色、黃色
• 100mA 保險絲
• 12V 電池

2）電路說明

電路監控 12V 電池電壓，将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 LEDѕ 時調整 指示。例如，紅色 LED 在 11V 時亮起，綠色 LED 在 12V 時亮起。黃色 LED 在這些值之間重新打開。該項目也可用于監控 4v、6v、24v 等，隻需稍作修改。

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

2）電路描述

10K 電阻與光電二極管串聯，光電二極管的輸出提供給 LM-358 的 3 号引腳。在這個項目中，當輻射落在光電二極管上時，LED 将打開和關閉。電位器連接在引腳 2 上，用作參考電壓。運算放大器的輸出在 BC547 的基礎上給出。集電極與發光二極管相連，發射極與地相連。

6、其他應用

• 傳感器放大器
• 傳統運算放大器電路
• 積分器、微分器、加法器、加法器、電壓跟随器等，
• 直流增益模塊、數字萬用表、示波器
• 比較器（回路控制和調節）
• 有源濾波器
• 通用信号調理和放大
• 4 至 20mA 電流環路發送器

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圖片來源于小紅書

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