Мікросхема 324 датає. Операційний підсилювач LM324. Опис, схема включення,дані. Проста схема підсилювача на LM324
Є мікросхемою LM324 чотири однакових за характеристиками операційних підсилювача (ОУ), зібраних в єдиному корпусі, що працюють від одного джерела живлення у великому діапазоні напруг. Кожен операційник має у своєму складі вхідний диференціальний каскад, захист від КЗ та внутрішню частотну корекцію при одиничному посиленні.
Характеристики та дешевизна цього приладу забезпечують її широке застосування в радіоаматорських схемах та в промисловій електроніці. Вона підходить для роботи в компактних переносних електронних пристроях.
Вона виготовляється в корпусах DIP-типу: пластиковому CDIP, керамічному PDIP або SO-типі для поверхневого монтажу: SOIC, TSSOP. Конструктивно пристрій має 14 висновків. Тому в деяких технічних описах зустрічається позначення DIP-14 або SO-14.
Призначення висновків для різних корпусів ідентичне: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 – входи, 1,7,8,14 – вихід, 4 – плюс джерела живлення, 11 – мінус джерела живлення.
Технічні характеристики
- Діапазон напруги U пит. (V cc): однополярне джерело: +3…30 В, двополярне джерело: ±1.5…±15 В (V);
- Диференціальна вхідна напруга Uдиф.(V IDR): 32 В (V);
- Вхідний нап. Uвх. (V ICR) від -0.3 ... 32 В (V);
- Вхідний струм I ICR (при негативному V ICR) 5 мА (mA);
- Вхідний струм I ICR (при позитивному V ICR) 0.4 мА (mA);
Електричні параметри(при U піт. +5 В та T A +25 °C):
- Напруга усунення на вході Uсм (V IO) від 2 ... 7 мВ (mV);
- Вхідний струм усунення Iвх.(I IB) від 45 ... 100 нА (nA);
- Вихідний нап. Uвих. (Vout): від 0… Uпит. - 1,5 В (V);
- Коефіцієнт посилення (K): 100 дБ (dB);
- Ширина смуги пропускання (f) 1 МГц;
- Струм споживання без навантаження I піт. (I CC): не більше 700 мкА (µA);
- Різниця вхідних струмів (струм зсуву) Iсдв. (I IO) від 5 ... 30 нА (nA);
- Розсіювана потужність P Р макс (P tod) залежить від типу корпусу: PDIP 1130 мВ(mW); CDIP 1260 мВ(mW); SOIC 800 мВ(mW).
- Діапазон робочих температур довкілля T A: 0…+70°C;
- Температура зберігання T зберігається. (T str): -65 ... +150 °C.
Параметри lm324 різних компаній трохи відрізняються один від одного, тому при розробці своїх схем рекомендується ознайомитися з офіційною технічною документацією на пристрій від конкретного виробника.
Особливості.
Диференціальний діапазон вхідної напруги досягає напруги живлення. Для lm324 нижня межа діапазону вхідного синфазного сигналу на 0,3 нижче, ніж V - , а розмах вихідної напруги обмежений знизу значенням V - . Як на входах, так і на виході граничне значення становить на 1,5 менше, ніж V +.
Частота одиничного посилення fi (від 100 КГц до 30 МГц), це частота де коефіцієнт посилення мікросхеми (К) стає рівним одиниці (0 дБ).
Має внутрішню частотну корекцію для одиничного посилення.
Діапазон вхідної сінфазної напруги включає землю.
Тривалість короткого замикання T кз (Tsc) на виході необмежена.
Опис роботи
Робота мікросхеми lm324n заснована на функціонуванні в ній одночасно чотирьох ОУ. Усі підсилювачі запитуються від одного джерела живлення, мають інвертуючий, не інвертуючий входи та одні вихід. Джерело живлення може бути однополярним чи двополярним.
Розглянемо внутрішню схему одного з операційних підсилювачів з однополярним живленням. Візьмемо її прямо з датіш на LM324.
Функціонально кожен операційний підсилювач складається з: дифкаскаду, а також каскадів проміжного та вихідного посилення.
Диференціальний каскад, виконує функції посилення різниці напруг, що подаються на вхід (V + і V -) і нейтралізації синфазних сигналів. Забезпечує високий опір на вході.
Проміжний каскад забезпечує балансування операційника (установку на виході нульової напруги при замкнутих входах), узгодження опорів диференціального та вихідного каскадів, а також частотну корекцію (захист від самозбудження).
Вихідний каскад забезпечує низький вихідний опір, необхідну потужність у навантаженні, обмеження струму та захист при короткому замиканні.
Маркування
Серія LM заснована на інтегральних мікросхем виробництва National Semiconductor. Приставка LM спочатку означала linear monolithic (лінійний, монолітний) і застосовувалася для позначення підсилювачів загального призначення (General Purpose) яких не пред'являлися жорстких вимог. Цифри "324" вказують на серійний номер мікросхеми. "-N", наприкінці серійника, позначаються пристрої, придбані Texas Instruments у National Semiconductor. У вересні 2011 року National Semiconductor була передана Texas Instruments, яка не змінила приставку LM у своїй продукції. Тому в даний час маркування LM є кодом виробника Texas Instruments, але широко використовують інші виробники при випуску своїх аналогів цієї мікросхеми.
Мікросхеми LM324 і така сама з літерою N мають однакові фізичні та електричні характеристики. У багатьох виробників символи "-N" наприкінці маркування вказує на пластиковий тип корпусу мікросхеми - DIP14.
Слід зазначити, що фірми-виробники постійно вдосконалюють свою продукцію. В даний час з'явилися перевершують по ряду функцій модифікації, наприклад: LM324K, LM324KA із внутрішнім захистом від електричного розряду (HBM ESD); мікропотужні LP324 зі струмом споживання 21 мкА; низьковольтні LMV324, з напругою живлення від 2,7 до 5,5 В; LPV324, що виготовляються за технологією BiCMOS та струмом споживання 9 мкА та ін. Підсилювачі з символом «А» у маркуванні, наприклад “LM324A-N”, матимуть кращі характеристики за V IO порівняно з іншими (без «A»).
Аналог LM324
Список імпортних аналогів LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, російські 14.
Сфера використання
Найбільшу популярність LM324 знайшов із застосуванням типових схем негативного зворотного зв'язку. Його застосовують при створенні різних багатофункціональних пристроїв: інтеграторах, диференціаторах, демодуляторах, логарифмічних підсилювачах, суматорах, сумирующе-відчитувальних пристроїв, амплітудних регуляторах, генераторах та ін У зв'язку з постійним удосконаленням розглянутого пристрою, з'являються безліч різних приладів
- схема датчика руху для освітлення;
- схема терморегулятора інкубатора Нептун та дт.
Проста схема підсилювача на LM324
Розглянемо одну з найпростіших схем на LM324 з негативним зворотним зв'язком (ООС) -повторювач напруги. Як правило, вивчення теми з ОУ починають з повторювача напруги. Цю схему ще називають підсилювач, у якого має коефіцієнт посилення по напрузі дорівнює одиниці. В ідеалі це означає, що операційний підсилювач не забезпечує посилення сигналу і напруга вихідного сигналу збігається з вхідним. Тобто, якщо 5 подається на вхід операційного підсилювача, то 5 буде на його виході.
Але це твердження справедливе для ідеального операційного підсилювача, а не для того, що розглядається в статті LM324. Так як це не віртуальна, а реальна мікросхема її характеристики від ідеальних. Розглянемо графік залежності вихідної напруги від вхідної для lm324.
На графіку, в області A показано зміну фази на виході. Таке може статися з появою негативної напруги на вході мікросхеми і може призвести до небажаних наслідків - виведення її з ладу.
Також, на графіку видно, що напруга на виході підсилювача зростає зі збільшенням вхідного. Але воно не може рости нескінченно, і обмежено напругою живлення мікросхеми 5 і особливостями її роботи. Так, напруги на входах незначно відрізняються, через них тече невеликий за величиною струм, тому напруга на виході трохи відрізнятиметься від поданого. На графіці, в області “С”, видно граничну вихідну напругу 3.8 для аналізованої схеми посилення, запитаної від 5 Ст.
Насправді, повсюдно доводиться працювати з активними електронними компонентами, які мають досить слабкий вихідний струм. Наприклад, такими як мікрофон. Підключення до нього елемента з невеликим опором призведе до зниження напруги вихідного сигналу, створюваного з його допомогою. У таких випадках можна використовувати повторювач напруги, який має великий вхідний і низький вихідний опір, відповідно не буде зменшувати або спотворювати сигнал, що подається на вхід.
Повторювач напруги далеко не найпоширеніша типова схема застосування цієї мікросхеми. На основі даного ОУ створюються та продовжують удосконалюватись інші типові рішення, на основі яких працюють сучасні електронні пристрої.
Схема світлодіодної мигалки на lm324
Дана схема досить проста і дозволяє досить плавно керувати включенням та вимкненням світлодіодів. Мигалка використовує додатково два транзистори. Варто звернути увагу, що від ємності конденсатора C1 і базового опору резистора R3 залежатиме швидкість перемикання.
Безпека під час експлуатації
Іноді не всі канали lm324 використовуються в проекті. Якщо це так, то ті, що не використовуються, повинні бути підключені таким чином, щоб не впливати на інші. Варіанти підключення каналів, що не використовуються, дивіться в датасіті виробника.
За певних умов полярність вихідної напруги може стати інвертованою, що може зашкодити мікросхемі. Це характерно у схемах компаратора та повторювача напруги. Для того, щоб уникнути поява негативної напруги (інверсії фази) на вході, виробники рекомендують послідовно додавати на неінвертуючий вхід схеми резистор, який буде обмежувати вхідний струм до 1 мА і нижче. Така величина вхідного струму дозволить знизити ризик пошкодження пристрою.
Усі входи операційних підсилювачів не повинні бути підключені на землю прямо. Завжди необхідно додавати деякий опір, щоб обмежити струм до 10 мА і менше. Всі вхідні контакти повинні містити діод від входу до Gnd. У схемах із двома джерелами живлення, контакт Gnd буде негативним. Тим не менш, під час включення, вимкнення живлення або випадках раптової несправності по напрузі, висновок Gnd може стати позитивним. Якщо це станеться, то заземленим вхідним контактом потече великий струм, здатний пошкодити мікросхему.
Додавання послідовного резистора від 1 ком до 10 ком на вході може позбавити її від поломки. Не допускається підключення до джерела живлення зі зворотною полярністю, тому що lm324n може перегрітися і вийти з ладу.
Виробники
Нижче представлені даташит основних виробників lm324.
є недорогими операційними підсилювачами, що мають прямий диференціальний вхід, внутрішньочастотну компенсацію при одиничному посиленні та захист від короткого замикання.
В одному корпусі мікросхеми розташовано чотири незалежні один від одного операційні підсилювачі. Вони мають ряд незаперечних переваг проти типовими операційними підсилювачами, застосовуваними у схемах з однополярним харчуванням. ОУ LM324 відмінно працює в широкому діапазоні напруги живлення: від 3 до 32 В. Мікросхема виробляється в корпусах типу SOIC і DIP.
Технічні дані операційного підсилювача LM324
- Напруга живлення:
- - Однополярне: 3 ... 32 Ст.
- - Двополярне: 1,5 ... 16 В.
- Посилення постійної напруги: 100 дБ.
- Власний струм споживання: 700 мкА.
- Вхідний струм усунення (з температурною компенсацією): 45 нА.
- Вхідна напруга усунення: 2 мВ.
- Діапазон вхідної сінфазної напруги містить землю.
- Диференціальний діапазон вхідної напруги досягає напруги живлення.
- Вихідної напруги: від 0 до Uпит. - 1,5 Ст.
Структура операційного підсилювача
Призначення висновків
Аналоги LM324
Список зарубіжних та вітчизняних аналогів LM324:
- ULN4336N
- GL324
- LA6324
- IR3702
- HA17324
- MB3614
- NJM2902D
- SG324N
- TDB0124
- UA324
- TA75902P
- 1401УД2 (вітчизняний аналог)
- 1435УД2 (вітчизняний аналог)
Схема включення LM324
Підсилювач, що інвертує, по змінному струму
У даному варіанті підсилювача коефіцієнт посилення дорівнюватиме: k = - R3/R1
Підсилювач, що не інвертує, по змінному струму
Коефіцієнт посилення даного типу підсилювача розраховується за такою формулою: k = 1 + R4/R1
Підсилювач постійного струму, що не інвертується.
Посилення одно: k = 1 + R3/R2
Піковий детектор на LM324
Пікові детектори використовуються для фіксації максимальної, за певний проміжок часу, величини сигналу
Компаратор на LM324 з гістерезисом
Різниця значень вхідної напруги, при якому відбувається перемикання виходу компаратора (гістерезис) з одного стану до іншого, розраховується за такою формулою: Н = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)
Приклади використання операційного підсилювача LM324
Світлодіодний індикатор акустичного сигналу на LM324
Низькочастотний сигнал з виходу підсилювача подається на входи, що інвертують, всіх операційних підсилювачів LM324. Прямі входи їх підключені до дільника напруги, побудованого з ланцюга постійних резисторів R2…R9. Змінним резистором можна виставити потрібну чутливість світлодіодного індикатора. Опір R12 ... R19 обмежують максимальний струм, що протікає через світлодіоди.
Проста світлодіодна мигалка на ОУ LM324
Схема дозволяє плавно по черзі вмикати та вимикати світлодіоди. Світлодіодна мигалка побудована на операційному підсилювачі LM324 та двох транзисторах різної провідності. Від опору резистора R3 та ємності конденсатора C1 залежить швидкість перемикання світлодіодів.
Мікросхема серії LM324є недорогим операційним підсилювачем, що має прямий диференціальний вхід, внутрішньочастотну компенсацію при одиничному посиленні та захист від короткого замикання.
В одному корпусі мікросхеми розташовано чотири незалежні один від одного операційні підсилювачі. Вони мають ряд незаперечних переваг проти типовими операційними підсилювачами, застосовуваними у схемах з однополярним харчуванням. ОУ LM324 відмінно працює в широкому діапазоні напруги живлення: від 3 до 32 В. Мікросхема виробляється в корпусах типу SOIC і DIP.
Технічні дані операційного підсилювача LM324
- Напруга живлення:
- - Однополярне: 3 ... 32 В.
- - Двополярне: 1,5 ... 16 В.
- Посилення постійної напруги: 100 дБ.
- Власний струм споживання: 700 мкА.
- Вхідний струм усунення (з температурною компенсацією): 45 нА.
- Вхідна напруга усунення: 2 мВ.
- Діапазон вхідної сінфазної напруги містить землю.
- Диференціальний діапазон вхідної напруги досягає напруги живлення.
- Вихідної напруги: від 0 до Uпит. - 1,5 Ст.
Структура операційного підсилювача
Призначення висновків LM324
Габаритні розміри операційного підсилювача
Аналоги LM324
Нижче наведено список зарубіжних та вітчизняних аналогів LM324:
- ULN4336N
- GL324
- LA6324
- IR3702
- HA17324
- MB3614
- NJM2902D
- SG324N
- TDB0124
- UA324
- TA75902P
- 1401УД2 (вітчизняний аналог)
- 1435УД2 (вітчизняний аналог)
Схема включення LM324
Підсилювач, що інвертує, по змінному струму
У даному варіанті підсилювача коефіцієнт посилення дорівнюватиме: k = - R3/R1
Підсилювач, що не інвертує, по змінному струму
Коефіцієнт посилення даного типу підсилювача розраховується за такою формулою: k = 1 + R4/R1
Підсилювач постійного струму, що не інвертується.
Посилення одно: k = 1 + R3/R2
Піковий детектор на LM324
Пікові детектори використовуються для фіксації максимальної величини сигналу за певний проміжок часу.
Компаратор на LM324 з гістерезисом
Різниця значень вхідної напруги, при якому відбувається перемикання виходу (гістерезис) з одного стану в інший, розраховується за такою формулою: Н = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)
Декілька простих прикладів використання операційного підсилювача LM324
Світлодіодний індикатор акустичного сигналу на LM324
Низькочастотний сигнал з виходу підсилювача подається на входи, що інвертують, всіх операційних підсилювачів LM324. Прямі входи їх підключені до збудованого з ланцюга постійних резисторів R2…R9. Змінним резистором можна виставити потрібну чутливість світлодіодного індикатора. Опір R12 ... R19 обмежують максимальний струм, що протікає через світлодіоди.
