LM358 中文資料及引腳功能詳細(xì)介紹

LM358 是一款常用的雙運(yùn)算放大器（Op-Amp）集成電路，它廣泛應(yīng)用于各類(lèi)模擬信號(hào)處理、放大、濾波、比較器等電路中。本文將詳細(xì)介紹 LM358 的基本概述、引腳功能、工作原理、常見(jiàn)應(yīng)用等內(nèi)容，并給出相關(guān)的電氣參數(shù)、特點(diǎn)及其在實(shí)際設(shè)計(jì)中的使用案例。內(nèi)容將以3000字左右的篇幅，深入分析 LM358 的各個(gè)方面。

1. LM358 簡(jiǎn)介

LM358 是由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（National Semiconductor）生產(chǎn)的一款雙運(yùn)算放大器 IC。該芯片的兩個(gè)運(yùn)算放大器具有相同的電氣特性，采用了單電源供電設(shè)計(jì)，適合各種低功耗、低電壓的應(yīng)用場(chǎng)合。LM358 具有高增益、低偏置電流、低噪聲等特點(diǎn)，適合用于模擬信號(hào)處理和各種放大電路。

2. LM358 的基本參數(shù)

• 工作電壓范圍：LM358 適合在單電源供電下工作，工作電壓范圍為 3V 至 32V，或者在雙電源供電時(shí)為 ±1.5V 至 ±16V。此特性使其在電池供電和低電壓的應(yīng)用場(chǎng)合中非常合適。

• 增益帶寬積：LM358 的增益帶寬積（GBW）通常為 1MHz，適用于大多數(shù)常見(jiàn)的低頻信號(hào)處理應(yīng)用。

• 輸入偏置電流：LM358 的輸入偏置電流通常較低，約為 200nA，適合對(duì)輸入精度有要求的應(yīng)用。

• 輸入共模電壓范圍：該芯片的輸入共模電壓范圍較寬，可支持接近地電壓的輸入，適合低電壓信號(hào)處理。

• 輸出驅(qū)動(dòng)能力：LM358 能夠驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載電流為 20mA，并且能夠直接驅(qū)動(dòng) 10kΩ 的負(fù)載。

3. LM358 的引腳功能

LM358 為雙運(yùn)算放大器芯片，通常有 8 個(gè)引腳。以下是每個(gè)引腳的功能及其詳細(xì)說(shuō)明：

• 引腳 1 (OUT1)：運(yùn)算放大器 1 的輸出端。此引腳用于輸出放大器 1 放大后的信號(hào)。在該引腳上可以直接連接到下一級(jí)電路，如模擬信號(hào)處理電路、濾波電路等。

• 引腳 2 (IN–1)：運(yùn)算放大器 1 的反向輸入端。該引腳接入輸入信號(hào)的反向端。輸入信號(hào)與反饋回路中的元件共同決定了放大器的增益和其他特性。

• 引腳 3 (IN+1)：運(yùn)算放大器 1 的同相輸入端。輸入信號(hào)接入該引腳時(shí)，放大器輸出的信號(hào)將與輸入信號(hào)同相位。

• 引腳 4 (V–)：負(fù)電源端。LM358 的工作可以使用單電源供電或雙電源供電，若使用單電源供電，則此引腳連接到地；如果使用雙電源供電，則連接到負(fù)電源。

• 引腳 5 (NC)：無(wú)連接引腳。在 LM358 中，通常此引腳是未連接的，因此沒(méi)有電氣功能。

• 引腳 6 (OUT2)：運(yùn)算放大器 2 的輸出端。此引腳輸出放大器 2 放大后的信號(hào)，類(lèi)似于引腳 1 的功能。

• 引腳 7 (IN–2)：運(yùn)算放大器 2 的反向輸入端。接入輸入信號(hào)的反向端，影響該運(yùn)算放大器的增益和信號(hào)輸出。

• 引腳 8 (IN+2)：運(yùn)算放大器 2 的同相輸入端。此引腳接入輸入信號(hào)的同相端，影響放大器的輸出信號(hào)相位。

4. LM358 的工作原理

LM358 的工作原理與普通的運(yùn)算放大器類(lèi)似，基于負(fù)反饋機(jī)制進(jìn)行工作。運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端分別為同相輸入端（IN+）和反向輸入端（IN–）。當(dāng)信號(hào)輸入到同相輸入端時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出與輸入信號(hào)保持相同的相位；而當(dāng)輸入到反向輸入端時(shí)，輸出信號(hào)則與輸入信號(hào)相反。

LM358 內(nèi)部采用了高增益差分放大電路來(lái)進(jìn)行信號(hào)處理，其輸出信號(hào)通過(guò)反饋回路與輸入信號(hào)形成負(fù)反饋，從而穩(wěn)定放大器的增益。此負(fù)反饋能夠保證輸出信號(hào)的幅度和輸入信號(hào)的關(guān)系由外部反饋元件決定，如電阻、電容等。

5. LM358 的特點(diǎn)

• 低功耗設(shè)計(jì)：LM358 采用了低功耗設(shè)計(jì)，適合用于便攜式電池供電設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。

• 寬電壓范圍：該芯片支持寬廣的工作電壓范圍，適應(yīng)單電源或雙電源供電，靈活性較高。

• 高增益和低失真：LM358 提供較高的增益，并且能夠在較低的偏置電流下工作，從而保證輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，適合需要高精度放大的應(yīng)用。

• 輸入共模電壓范圍廣：LM358 的輸入共模電壓范圍可以接近地電壓，這使其在低電壓工作環(huán)境下非常有優(yōu)勢(shì)。

• 雙運(yùn)算放大器集成：LM358 內(nèi)部集成了兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器，能夠節(jié)省電路空間并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，適用于需要多路信號(hào)處理的場(chǎng)景。

6. LM358 的常見(jiàn)應(yīng)用

LM358 的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，以下是一些常見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域：

• 模擬信號(hào)放大：LM358 常用于各類(lèi)信號(hào)放大器電路，如音頻放大器、視頻信號(hào)放大器、傳感器信號(hào)放大等。在這些電路中，LM358 用于提高弱信號(hào)的幅度，使其能夠傳輸或處理。

• 濾波電路：運(yùn)算放大器常用于低通、高通、帶通等濾波器設(shè)計(jì)中。LM358 可根據(jù)不同的需求設(shè)計(jì)為濾波電路的一部分，用于信號(hào)的平滑和去噪。

• 比較器電路：LM358 也可以作為比較器使用，進(jìn)行電壓比較并產(chǎn)生高低電平輸出。在很多測(cè)量系統(tǒng)中，常使用比較器來(lái)判斷某些信號(hào)是否超出特定閾值。

• PID 控制電路：LM358 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多，如溫控系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等，通過(guò)放大差分信號(hào)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制。

• 模擬計(jì)算電路：LM358 可作為加法器、減法器、積分器、微分器等模擬計(jì)算電路的一部分，廣泛應(yīng)用于各種模擬處理系統(tǒng)中。

7. LM358 與其他運(yùn)算放大器的對(duì)比

LM358 在市場(chǎng)上有許多類(lèi)似的運(yùn)算放大器產(chǎn)品，例如 TL081、LM324 等。與這些產(chǎn)品相比，LM358 在功耗、價(jià)格以及多用途集成方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

• 功耗：與一些高性能運(yùn)算放大器相比，LM358 的功耗相對(duì)較低，這使得它在便攜式應(yīng)用和電池供電的設(shè)計(jì)中占據(jù)了一席之地。

• 輸入電壓范圍：LM358 支持接近地的輸入電壓，使其能夠在低電壓工作環(huán)境中使用，而一些其他運(yùn)算放大器可能在接近地的輸入電壓時(shí)出現(xiàn)性能下降。

8. LM358 的常見(jiàn)故障與問(wèn)題排查

在使用 LM358 時(shí)，可能會(huì)遇到一些常見(jiàn)的問(wèn)題，例如輸出信號(hào)失真、工作不穩(wěn)定等。常見(jiàn)的排查方法包括：

• 檢查供電電壓：確保電源電壓在 LM358 的工作范圍內(nèi)。如果電壓過(guò)低，可能會(huì)導(dǎo)致放大器工作不穩(wěn)定。

• 確認(rèn)反饋回路設(shè)計(jì)：錯(cuò)誤的反饋回路會(huì)導(dǎo)致增益不準(zhǔn)確或信號(hào)失真。需要仔細(xì)檢查反饋電阻的值及連接方式。

• 輸入信號(hào)的幅度：輸入信號(hào)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響輸出信號(hào)的線(xiàn)性度，可能導(dǎo)致非線(xiàn)性失真。