Lm348n схема включения как работает

Datasheet LM348N — National Semiconductor Даташит Операционный усилитель, счетверенный GEN PURPOSE, DIP, 348 — Даташит

Купить LM348N на РадиоЛоцман.Цены — от 1,02 до 716 ₽

Подробное описание

Производитель: National Semiconductor

Описание: Операционный усилитель, счетверенный GEN PURPOSE, DIP, 348

Краткое содержание документа:
LM148/LM248/LM348 Series Quad 741 Op Amp
November 2003
LM148/LM248/LM348 Quad 741 Op Amps
General Description
The LM148 series is a true quad 741.

It consists of four independent, high gain, internally compensated, low power operational amplifiers which have been designed to provide functional characteristics identical to those of the familiar 741 operational amplifier. In addition the total supply current for all four amplifiers is comparable to the supply current of a single 741 type op amp. Other features include input offset currents and input bias current which are much less than those of a standard 741. Also, excellent isolation between amplifiers has been achieved by independently biasing each amplifier and using layout techniques which minimize thermal coupling. The LM148 can be used anywhere multiple 741 or 1558 type amplifiers are being used and in applications where amplifier matching or high packing density is required. For lower power refer to LF444.

Lm339 схема включения в блоке питания

Ещё в феврале во время отпуска, когда машина большую часть времени стояла в гараже, заметил что понемногу садится аккумулятор. Чтобы магнитола могла включаться когда угодно, управляющий провод магнитолы был подключён к плюсу питания. Через него постоянно проходит около сотни миллиампер (не помню точно сколько), этого хватает чтобы частично разрядить аккумулятор где-то за 2-3 недели простоя. Но не в этом дело. Аккумулятор подзарядить было нечем, а я уже давно подумывал об конструировании какого-нибудь зарядного устройства. Дело даже не в том, что они сейчас не очень дорогие и можно купить готовое, самому что-нибудь собрать, это всегда интересно, да и пока был в отпуске, свободное время позволяло этим заняться.

Начал читать мануалы и подбирать соответствующий трансформатор, когда нашёл на просторах нэта множество идей по переделке старых компьютерных импульсных блоков питания AT(ATX). Как оказалось, из такого блока питания можно сделать не просто зарядник для аккумулятора, но и универсальный блок питания (до 30v) для различных целей. Я всё время, что занимался электроникой, использовал различные китайские блоки питания, параметры которых оставляли желать лучшего, батарейки, подключался к трансформаторам всяких бумбоксов, светильников и о таком блоке питания мог только помечтать. Узнав о том, что можно такой БП сделать самому, начал реализацию этой идеи.

На глаза попался старый комп. Вытащил из него блок питания " Сейлор Юпитер". ATX 250W
То что нужно. А он ещё и оказался рабочим. Это проверяется замыканием зелёного и любого из чёрных проводов из общего жгута.

Знакомство с компараторами на примере чипа LM339

Ранее мы с вами познакомились с такими интегральными схемами, как таймер 555, счетчик 4026, логические вентили, а также сдвиговые регистры и декодеры. Теперь же пришло время узнать о компараторах. Несмотря на кажущуюся простоту, компараторы — куда более интересные устройства, чем может показаться на первый взгляд. Читайте далее, и сможете убедиться в этом самостоятельно.

Крайне наглядная картинка, объясняющая работу компаратора, была найдена мной в книге Чарльза Платта Электроника: логические микросхемы, усилители и датчики для начинающих. С некоторыми изменениями эта иллюстрация приведена ниже:

Компаратор имеет два входа, обозначаемые знаками минус (инвертирующий вход) и плюс (неинвертирующий вход), и один выход. Для нормальной работы выход компаратора обязательно должен быть подключен к плюсу источника питания через подтягивающий резистор. Почему нельзя было сделать это просто внутри микросхемы, скоро станет понятно.

Используется компаратор следующим образом. На инвертирующий вход подается эталонное напряжение. Когда напряжение на втором, неинвертирующем, входе больше эталонного, выход компаратора имеет высокое напряжение. Если же напряжение на неинвертирующем входе ниже эталонного, выход компаратора имеет низкое напряжение. Проще говоря, компаратор сравнивает два значения напряжения и на выходе говорит, какое больше. Входы компаратора можно использовать и наоборот, тогда выход компаратора будет инвертирован.

В качестве типичной микросхемы, содержащей внутри себя целых 4 компаратора, можно назвать LM339. Данный чип выпускается как в виде SMD-компонента, так и варианте для монтажа через отверстия. Распиновка у LM339 следующая:

На практике компараторы чаще всего используют одним из следующих образов:

Важно! По неудачному стечению обстоятельств, компаратор обозначается на схемах точно так же, как и операционный усилитель. Однако операционные усилители работают иначе, нежели компараторы, и их не следует путать. Определить, что именно используется в схеме, обычно можно по указанному названию чипа.

В левой части схемы изображен компаратор, чей выход соединяется с неинвертирующим входом через потенциометр или резистор. Это — так называемая положительная обратная связь. Благодаря ей достигается гистерезис. То есть, если напряжение на неинвертирующем входе будет колебаться в некотором коридоре возле эталонного, выход компаратора не будет постоянно изменяться. Если помните, триггер Шмитта (чип 74HC14) делает то же самое.

Кстати, можно заметить, что одна из связей на потенциометре в положительной обратной связи как бы лишняя. Как объяснил мне Melted Metal, так принято делать на случай потери контакта движка потенциометра с резистивной дорожкой.

Что же касается правой части схемы, на ней изображена схема двухпорогового компаратора. Если вход схемы, обозначенный, как signal, имеет напряжение между low и high, на выходе схемы образуется высокое напряжение. В противном случае напряжение на выходе низкое.

На следующем фото изображена первая схема, собранная на макетной плате:

Потенциометр слева задает напряжение на инвертирующем входе, а потенциометр справа — на неинвертирующем. Потенциометр по центру участвует в положительной обратной связи. Напряжение на обоих входах отображается при помощи миниатюрных цифровых вольтметров. Поскольку напряжение на неинвертирующем входе выше эталонного, светодиод, подключенный к выходу компаратора, горит.

Обратите внимание, что на входы неиспользованных компараторов также подается высокое и низкое напряжение. Это увеличивает надежность работы схемы и уменьшает потребляемую ею электроэнергию. Не имеет значения, на какой из входов подается высокое напряжение, а на какой — низкое. Главное, чтобы выход каждого отдельного компаратора был строго определен.

Вторую схему в собранном виде здесь я не привожу. Так что, вам придется поверить мне на слово, что она работает 🙂

Помимо всех озвученных выше, следует иметь в виду еще пару важных моментов:

• Через компаратор не следует пропускать слишком большой ток. Ток больше 20 мА может его сжечь;
• Напряжение на выходе компаратора может быть как выше, так и ниже напряжения на любом из входов. То есть, выход можно питать от совершенно другого источника питания. А питание на саму микросхему при этом может идти от третьего. Для правильной работы микросхемы нужно только, чтобы все эти источники имели общую землю;

Последнее обстоятельство позволяет использовать компаратор в качестве преобразователя уровня сигнала. Кроме того, теперь наконец-то стало ясно, зачем были все эти сложности со внешним подтягивающим резистором.

Вообще, компаратор можно рассматривать, как очень простой вольтметр или АЦП. В частности, с его помощью не представляет труда собрать индикатор уровня заряда Li-Ion аккумулятора. Если же у вас есть лишний фоторезистор (см заметку Мои первые страшные опыты с Arduino) или фототранзистор, на базе компаратора можно сделать датчик освещения. Если же вместо фоторезистора воспользоваться термометром типа TMP36, можно собрать устройство, управляющее кулером или кондиционером, способное регулировать температуру.

Наконец, компаратор можно использовать в качестве логического элемента НЕ, а также, если соединить выходы нескольких компараторов, в качестве элемента И. Отсюда несложно получить ИЛИ, по форуме x || y = !(!x && !y) , ровно как и любую другую булеву функцию. Само собой разумеется, при желании можно придумать и другие применения.

А какие безумные варианты использования компараторов приходят вам на ум?

Речь пойдёт о технологии переделки компьютерного блока питания (БП) в лабораторный БП.

Три года назад я опубликовал статью «Лабораторный блок питания из БП АТ», к которой читатели проявили огромный интерес! Стоит только сказать, что повторивших этот БП уже более 20 человек! Да не у всех получилось всё сразу, но я отвечал на комментарии к статье, помогая разобраться в проблемах. В итоге радость от работающего БП получили все!

Хочу сказать огромное спасибо моим читателям, что задавали вопросы! Во-первых, мои ответы на комментарии превратились в кладезь знаний для всех! Именно поэтому, я просил писать вопросы в статье, а не в личной переписке. Во-вторых, вы помогли мне усовершенствовать данную конструкцию! Ещё раз всем спасибо, кто задавал вопросы и высказывал предложения по усовершенствованию.

Отдельная благодарность Юрию Вячеславовичу Evergreen747 , который наравне со мною помогает отвечать на ваши многочисленные вопросы!

Тот блок питания делался много лет назад (намного раньше, чем была написана первая статья!). К тому же я переделал всего один экземпляр БП AT, и не было возможности набрать статистики по проблемам, которые могут встретиться в других вариантах таких блоков. Вы же мне очень помогли это сделать.

Недостатки первой конструкции лабораторного БП, прежде всего, связаны с отсутствием дежурного источника питания. Это выражается в том, что БП не держит низкое напряжение на выходе при малых токах нагрузки. Типично на холостом ходу выставить напряжение ниже 5…8 В не удаётся. Второе – это неустойчивая работа в режиме стабилизации тока, особенно в момент перехода из режима стабилизации напряжения: появляется пульсация выходного напряжения, иногда сопровождающаяся треском или писком…

Тот блок питания прекрасно подходит для питания мощных потребителей и зарядки аккумуляторных батарей, но для работы с маломощной электроникой, требующей низкого напряжения питания – он немного грубоват. Поэтому я сделал новый блок питания, внеся доработки, а старый перевёл на «постоянную работу» в гараж.

Новый вариант БП

Всё дальнейшее повествование будет основано на том, что вы хорошо изучили первую статью о переделке БП AT – я повторяться не буду, а расскажу лишь о модификациях прежней конструкции с практической стороны на примере создания нового БП. Так что кто не читал – идите по ссылке и изучайте. Первая статья для вас так и должна остаться «библией»!

Итак, разгребая хлам на работе, заинтересовал меня один БП ATX 400W: он не из самых современных, а выполнен на обычной TL494 (то, что нам нужно!), схема защиты – на LM339 (не плохо), у него добротный фильтр по питанию, крупный трансформатор, большая ёмкость конденсаторов в фильтре (470 мкФ 200 В), а также солидные радиаторы – что обещало действительно хорошую выходную мощность. Его я и препарировал!

Начал, естественно, с пылесоса… Затем, внимательнее изучил внутренности: выполнен он очень добротно – все входные цепи, выпрямитель сетевого напряжения, конденсаторы фильтра, силовые транзисторы преобразователя (MJE13009) уже стоят «по максимуму», значит умощнять его не придётся.

После включил его, нагрузив цепи +5V и +12V лампочками 12 В 35 Вт (очень удобно использовать миниатюрные галогеновые лампочки для люстр – они без проблем втыкаются прямо в разъёмы Mini-Fit) – работает! За минуту работы с такой нагрузкой при отключенном вентиляторе ничего не нагрелось – отлично.

Далее начал искать его принципиальную схему. Посмотрел основные моменты слаботочной части: хоть в нём и стоят две самые распространённые для БП ATX микросхемы (TL494 и LM339), но схема включения LM339 сильно отличалась (их действительно много вариантов). Защита по мощности через диод от среднего отвода запускающего трансформатора вела как раз к ней, а нам нужно её сохранить! Ничего страшного – начал срисовывать этот кусок схемы с печатной платы. Хуже нет копаться в чужом монтаже…

Ага, защита по превышению мощности выполнена на первом компараторе LM339, второй компаратор является триггером (защёлкой) и на него же заведена защита от перенапряжения. Выход защиты заведён на выв. 4 TL494 (что нам и нужно!). На двух оставшихся компараторах сделана индикация Power_Good. Схема включения БП (PS_ON) выполнена на двух транзисторах и также заведена на выв. 4. Удачная схема! Теперь ясно что оставить, а что сохранить:

В данном случае мне повезло: схема защиты по мощности работает через выв. 4 TL494. Но если вы внимательно посмотрите на схему входных цепей защиты, то увидите, что сигнал со среднего вывода запускающего трансформатора через R20 и D22 поступает на два делителя напряжения, и первый из них (на резисторах 47 и 6,2 кОм) заведён также и на выв. 16 TL494, который нам нужно высвободить. В данном случае это грубая «аварийная защита», дублирующая схему на компараторах LM339 и её можно спокойно убирать, выпаяв этот делитель.

Второй же делитель (R48–R50), перед входом компаратора (выв. 7 LM339) нужно превратить в регулируемый, для возможности настройки порога срабатывания защиты. Для этого можно заменить постоянный резистор в любом из его плеч на подстроечный с номиналом в 2 раза больше. Я заменил резистор верхнего плеча (47 кОм) на подстроечный 100 кОм.

В схеме защиты от перенапряжения достаточно заменить стабилитрон ZD3, подключенный к цепи +12V на КС522А. Кстати, для проверки работоспособности этой защиты достаточно закоротить стабилитрон пинцетом – БП должен выключиться.

Если в вашем БП схема защиты выполнена с использованием второго компаратора TL494 (выв. 15 и 16), который нам нужно высвободить для петли регулировки тока – то рекомендую собирать самую распространённую и многократно проверенную схему защиты на двух транзисторах. Вот полная схема БП в хорошем разрешении, в котором используется данная схема защиты. А вот, что должно остаться от защиты:

Сигнал берётся от среднего вывода трансформатора T2, через диод D22 и далее по цепочке поступает на базу Q10. А с коллектора Q8 через диод D29 поступает на выв. 4 TL494. Также на базу Q10 заведена защита от перенапряжения с выхода выпрямителя: стабилитрон КС522А и резистор 1-1,5 кОм включенные последовательно.

Что касается выпрямителя и фильтра выходного напряжения, то здесь меня также ждала удача: выпрямитель +12V имел разводку на плате для размещения двух выпрямительных диодных сборок параллельно (зеркально, с каждой стороны радиатора) в корпусе TO-220. В схеме фильтра уже присутствовал второй дроссель (на ферритовом стержне) и имелось достаточное место для установки электролитических конденсаторов взамен штатных. Значит, делаем фильтр на его же месте, в соответствии с рекомендациями в первой статье.

Диодные сборки для выпрямителя подобрал SBR20100CT (20 А, 100 В, корпус TO-220) из имеющихся дома от других компьютерных БП. Установил два корпуса в параллель, как это и позволяла печатная плата.

Дроссель групповой фильтрации я выпаял, и смотал с кольца родные обмотки (обмотка +12V содержала 12 витков). После намотал новую обмотку эмалированным проводом Ø1,0 мм на этом же кольце – 25 витков в два провода, сложенных вместе — всё, как рекомендовано в первой статье. Это, как раз 2 слоя намотки: на внешней стороне кольца витки второго слоя располагаются между витками первого слоя. Мотать рекомендую «от середины» к каждому концу обмотки – так короче концы проводов которые нужно пропускать через кольцо. Провод нужно хорошо натягивать, что бы он плотно прилегал к кольцу.

У меня имеется много конденсаторов с промышленных плат 1500 мкФ 35 В – их я и поставил в фильтр взамен штатных. В принципе, такой ёмкости уже достаточно. Также добавил керамические конденсаторы параллельно им, и установил резистор 100 Ом 2 Вт для устойчивой работы БП без внешней нагрузки. Этот резистор должен быть поднят над платой на всю длину его выводов – он может нагреваться при установке предельных значений напряжения.

Единственное, что нужно не забыть сделать в БП ATX – это убрать цепь вольтдобавки от выпрямителя +12V, которая питает микросхему ШИМ TL494 (выв. 12). Обычно это диод или диод последовательно с резистором в несколько Ом. В отличие от штатной схемы – выходное напряжение нашего БП будет регулируемым, и эта цепь только добавит нестабильности питания для ШИМ. Пульсации на выходе от этого увеличиваются. Пусть ШИМ питается только от дежурного источника.

Стал просматривать ещё раз схемы на сайте и наткнулся на схему аналогичного БП… Бывает! Ничего общего в названии, но отличие лишь в порядке нумерации элементов на плате и значениях ёмкости больших электролитических конденсаторов (не удивительно, схема от БП мощностью 300 Вт) – остальное один в один. Покажу и на примере всей схемы, что было удалено, а что оставлено.

И так, силовая (высоковольтная) часть у нас в порядке. Выходной выпрямитель и фильтр подготовлен. Защита от превышения мощности и перенапряжения имеется. Схема выключения БП выпаяна. Осталось сделать схему управления.

На этом этапе рекомендую испытать БП

Это выявит возможные ошибки в переделанной части, позволит определиться с максимальной нагрузочной способностью БП, проверить температурный режим его элементов, и работу схемы защиты. Вы будете полностью уверены в полной работоспособности БП до установки платы управления.

Для этого нужно подключить простейший делитель напряжения из двух резисторов (15 и 4,7 кОм) и потенциометр (10…50 кОм) к первому компаратору TL494 (выв. 1 и 2), как показано на схеме ниже. Чтобы исключить влияние второго компаратора, выв. 16 нужно заземлить, а на выв. 15 подать небольшое напряжение. В некоторых БП это уже сделано – так что не торопитесь резать эти цепи! В моём БП в штатной схеме на выв. 15 было уже подано +5 В, а выв. 16 остался заземлён через резистор 6,2 кОм от бывшего делителя.

Пробное включение в сеть производите через лампу накаливания 220 В 100 Вт, включенную вместо предохранителя. Это позволит избежать выхода из строя силовых транзисторов. В случае превышения тока, лампа просто зажжётся, сохранив дорогостоящие транзисторы. Естественно, БП запитанный через лампочку не позволит нагрузить его, так что испытание под нагрузкой нужно производить уже без лампочки.

Сделайте пробное включение. Если БП не запускается, то проверяйте сначала наличие напряжения 300…310 В на конденсаторах сетевого выпрямителя, затем наличие напряжения питания +12 В (или выше), которое поступает от источника дежурного напряжения на вывод 12 TL494, и затем отсутствие напряжения на выв. 4 – если оно там присутствует, то значит, защита запрещает работу ШИМ. Если ошибок нет – то выходное напряжение будет плавно регулироваться потенциометром в диапазоне от 0 до 20…21 В. Если это так, то можно отключать лампочку, ставить предохранитель обратно и переходить к испытаниям БП под нагрузкой.

Но сначала позаботьтесь об охлаждении силовых элементов! Вентилятор можно расположить сбоку от радиаторов, что бы он их хорошо продувал. Питание на вентилятор можно взять от дежурного источника (с выхода выпрямителя, питающего TL494), убедившись, что там, около 12 В.

В качестве нагрузки БП я использую толстую (около 1 мм) нихромовую проволоку, подсоединяясь к ней «крокодилами». Сопротивление меняю – изменяя расстояние между точками подключения – получается классический реохорд. Достаточно 2 м длины. Проволока будет накаляться (иногда докрасна) – так что позаботьтесь, чтобы она свободно висела не соприкасалась с окружающими предметами. При нагрузках более 10 А, я использую две сложенные вместе проволоки.

Нагружайте БП постепенно, контролируя напряжение и ток! Следите за нагревом силовых элементов. Лучший вариант – когда при предельных мощностях радиатор с силовыми транзисторами, радиатор с выпрямительными диодами и дроссель на кольце нагреваются примерно в равной степени. Не забывайте, что радиатор силовых транзисторов находится под потенциалом сети питания!

Подавляющее большинство компьютерных БП тянет ток 10 А при напряжении 20 В, т.е. 200 Вт мощности по бывшей 12V обмотке. Лучший вариант – контролировать осциллографом скважность импульсов на вторичной обмотке. Пределом следует считать примерно 90% заполнение (не бойтесь, 100% не даст выставить логика работы TL494). У моего БП предельная мощность по этой обмотке составила 250 Вт. Порог срабатывания защиты я настроил на 220…230 Вт.

Нагрев элементов был не столь существенный и я пошёл дальше. Попробовал нагрузить БП током 20 А при напряжении 10 В (те же 200 Вт) – диоды выпрямителя и дроссель стали греться больше, но терпимо. И тогда я решил сделать предел регулировки тока 20 А. Это позволит в диапазоне выходных напряжений от 0 до 10 В нагружать БП током 20 А. Выше этого напряжения предельный ток будет спадать (это ограничит нам схема защиты по перегрузке) до уровня 10 А при 20 В. Например, при напряжении 14 В блок может отдать в нагрузку ток 16 А, что очень заманчиво!

Многие жалуются на треск и писк, при определённых напряжениях и токах нагрузки. Испытывая БП на различных нагрузках я тоже с этим столкнулся и решил глубже изучить этот вопрос.

Писк – это самовозбуждение в петле регулировки выходного напряжения: от выходной "+" клеммы, до выв. 1 TL494 (включая внутренний компаратор в ней, т.е. как бы до выв. 3 TL494). Самовозбуждение проявляется появлением пульсаций напряжения на выходных клеммах БП, что прекрасно видно осциллографом. Прежде всего, это связано с цепочками отрицательной обратной связи (ООС) между выв. 2 и 3 и выв. 15 и 3, которые определяют коэффициент усиления в петле регулировки. В своей первой конструкции я оттуда выбросил резисторы, а зря!

Нужно сохранить штатную цепочку между выв. 2 и 3 TL494. У меня в старой схеме (конденсатор 0,1 мкФ) не лучший вариант, нужно поставить туда конденсатор в районе 0,022…0,047 мкФ и резистор 33…68 кОм, включенные последовательно. Резистор нужно подобрать по минимуму самовозбуждения (писка). Вместо резистора я ставил подстроечный 100 кОм, и загоняя БП в режим максимального «писка» (подбирая сочетание выходного напряжения и тока нагрузки БП), меняя сопротивление этого резистора находил минимум (проще смотреть осциллографом амплитуду пульсаций на выходе БП). У меня, например, идеальная цепочка получилась при сочетании 0,033 мкФ и 43 кОм.

Позднее, аналогично я подобрал и номиналы в петле ООС регулировки тока – RC цепочку между выв. 15 и 3 TL494. У меня идеальная цепочка получилась при сочетании 0,15 мкФ и 4,7 кОм. Конденсаторы этих цепочек должны отличаться по ёмкости, иначе, при одинаковых цепочках, появляется самовозбуждение на границе перехода из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока – компараторы внутри TL494 начинают как бы «бороться» между собой, кому из них регулировать напряжение на выходе.

Также причиной самовозбуждения являются просадки напряжения по проводнику массы на плате между выпрямителем выходного напряжения и минусом питания TL494. Пробуйте соединить короткой толстой перемычкой (провод сечением не менее 1,5 мм²) средний вывод вторичной обмотки трансформатора (косичку), сидящий на земле, с землёй вблизи выв. 7 микросхемы TL494. Также точка, куда припаивается провод земли от переменных резисторов регулировки напряжения и тока должна быть выбрана вблизи выв. 7. Проверку лучше делать прямо на ходу: берёте кусок провода сечением 2,5 мм² длиной сантиметров 10-12, изгибаете дугой и пробуете соединять эти точки между собой.

Ну и третье – это наводки на провода цепи регулировки выходного напряжения от трансформатора – попробуйте повесить конденсатор 0,01 мкФ между выв. 2 и 7 (земля). Делайте именно в этом порядке! Т.к. иногда, установка перемычки, например, полностью убирает самовозбуждение, и после этого RC цепочку ООС уже не подобрать по минимуму.

В итоге я снизил размах пульсаций при токе нагрузки 10 А и напряжении 20 В в режиме стабилизации напряжения ниже 5 мВ, и в режиме стабилизации тока ниже 15 мВ. Это очень высокие показатели!

После испытания БП можно переходить к сборке платы управления. В первом варианте я отказался от использования дифференциального усилителя в петле регулировки тока, дабы уменьшить количество проводов. А зря! Коэффициент стабилизации тока оказался невысоким, плюс падение напряжения на проводах земли дополнительно вносило погрешность. Поэтому в новой схеме я включил оба операционных усилителя (ОУ) по дифференциальной схеме. Требования к типу ОУ остаются прежними, как написано в первой статье.

Усилитель в цепи регулировки напряжения (DA1.1) остался неизменным. При указанных номиналах резисторов (R1=R3 и R2=R4) предел регулировки напряжения соответствует 20,0 В. Для точной работы дифференциального усилителя нужно сохранять равенство этих сопротивлений в парах. Резисторы с номиналом 4,9 кОм составлены из двух, включенных последовательно (например, 3,9 и 1 кОм, или 4,7 кОм и 200 Ом и т.п.).

Усилитель в цепи регулировки тока собран по аналогичной дифференциальной схеме включения ОУ (DA1.2), что требует подключения его входов отдельными тонкими проводами непосредственно к клеммам шунта. Амперметр я использовал прежний SAH0012R-50, поэтому шунт остался точно таким же 75ШИП1-50-0.5 с сопротивлением 1,5 миллиОма. При этом шунте и указанных в схеме номиналах резисторов (R5=R7 и R6=R8) предел регулировки тока составляет 20 А. Чтобы уменьшить предел регулировки тока до 10 А нужно уменьшить сопротивление резисторов R5, R7 до 110 Ом. В случае использования амперметра с другим шунтом, отличающимся по сопротивлению, чтобы задать верхний предел регулировки тока, потребуется изменить сопротивление резисторов R5 и R7 (или R6 и R8), сохраняя равенство их сопротивлений между собой.

Индикацию перехода в режим стабилизации тока я перенёс в цепь регулировки напряжения, поменяв входы компаратора (DA1.4) между собой. В принципе – это не принципиально…

Как и в прошлой конструкции, переменные резисторы регулировки напряжения и тока (R10 и R11), а также R12–R14, C2 и C3 расположены на отдельной плате, расположенной на передней панели корпуса. Файл платы в формате Sprint-Layout можно скачать от сюда. Цепочки C4, R15 (штатная) и C5, R16 расположены на плате БП вблизи микросхемы TL494. Остальное расположено на отдельной плате, которую можно скачать от сюда. Монтаж выполнен на SMD элементах.

Хочу ещё раз подчеркнуть, что питание и землю на схему управления нужно брать от точек на плате БП в непосредственной близости от выв. 12 и 7 TL494. Земля к переменным резисторам регулировки тока и напряжения на передней панели также должна браться вблизи выв. 7 TL494. Корпус переменных резисторов должен быть заземлён.

Дежурный источник питания

Теперь поговорим о внутреннем питании ШИМ, платы управления, вольтметра, амперметра и вентилятора. В принципе, суммарный потребляемый ток этих элементов не высокий – его прекрасно потянет дежурный источник питания. Но нужно учитывать импульсный характер нагрузки, который имеет, прежде всего, вентилятор, и измерительные приборы (за счёт динамического режима работы светодиодных цифровых индикаторов). Пульсации в цепи питания ШИМ и платы управления нам ни к чему, поэтому их нужно развязать между собой.

Я пошёл ещё дальше: дежурный источник питания имеет два выхода: стабилизированный +5V_SB и второй, напряжением около 12 В, который стабилизирован параметрически (косвенно). Первый нам не нужен, а используется, как раз второй! Поэтому я перенёс цепи стабилизации напряжения с выхода +5V_SB на второй выход и настроил их на напряжение 12 В. (Если вам нужно для каких-либо целей +5 В, то можно установить интегральный стабилизатор LM7805 от этой цепи.)

Применение понижающих преобразователей

В [1] были рассмотрены принцип действия, основные структурные особенности интегральных схем и требования к элементам понижающих преобразователей напряжения (ПнП). Здесь описываются параметры, приводятся каталожные данные ИС, их дополнительные функции и схемы применения.

Тип ИС	Vo,B	Io МАХ, A	КПД,%	fo,кГц	VIN MAX, В	(VIN-Vo)MAX, В	(100ΔVo/Vo)MAX, %	VREF, В
LM2574	3,3	0,5	72	52	40	1	±4	1,23
	5	0,5	77	52	40	1	±4	1,23
	12	0,5	88	52	40	1	±4	1,23
	15	0,5	88	52	40	1	±4	1,23
	1,23. 37	0,5	77	52	40	1	±4	1,23
LM2574HV	3,3	0,5	72	52	60	1	±4	1,23
	5	0,5	78	52	60	1	±4	1,23
	12	0,5	88	52	60	1	±4	1,23
	15	0,5	88	52	60	1	±4	1,23
	1,23. 37	0,5	77	52	60	1	±4	1,23
LM2575	3,3	1	72	52	40	1,3	±4	1,23
	5	1	77	52	40	1,3	±4	1,23
	12	1	88	52	40	1,3	±4	1,23
	15	1	88	52	40	1,3	±4	1,23
	1,23. 37	1	77	52	40	1,3	±4	1,23
LM2575HV	3,3	1	72	52	60	1,3	±4	1,23
	5	1	77	52	60	1,3	±4	1,23
	12	1	88	52	60	1,3	±4	1,23
	15	1	88	52	60	1,3	±4	1,23
	1,23. 37	1	77	52	60	1,3	±4	1,23
LM2576	3,3	1	72	52	40	1,6	±4	1,23
	5	1	77	52	40	1,6	±4	1,23
	12	1	88	52	40	1,6	±4	1,23
	15	1	88	52	40	1,6	±4	1,23
	1,23. 37	1	77	52	40	1,6	±4	1,23
LM2576HV	3,3	1	72	52	60	1,6	±4	1,23
	5	1	77	52	60	1,6	±4	1,23
	12	1	88	52	60	1,6	±4	1,23
	15	1	88	52	60	1,6	±4	1,23
	1,23. 37	1	77	52	60	1,6	±4	1,23
LM2673	3,3	3	86	260	40	—	±2	1,21
	5	3	88	260	40		±2	1,21
	12	3	94	260	40	—	±2	1,21
LM2676	1,2. 37	3	88	260	40	—	±2	1,21
LM2678	3,3	5	86	260	40	—	±2	1,21
	5	5	88	260	40	—	±2	1,21
	12	5	94	260	40	—	±2	1,21
LM2679	1.2. 37	5	88	260	40	—	±2	1,21
LH1605	3. 30	5	75	100	35	5	—	2,5
МАХ639	5	0,1	91	tOFF= 10 МКС	11,5	0,5	—	1,28
	1,28. 11	0,1	91	t0FF=10 МКС	11,5	0,5	—	1,28
МАХ724	2,5. 39	5	—	100	40	VIN MIN= 8 В	—	2,21
МАХ724Н	2,5. 49	5	—	100	50	VIN MIN= 8 В	—	2,21
МАХ726	2,5. 39	2	—	100	40	VIN MIN= 8 В	—	2,21
МАХ726Н	2,5. 49	2	—	100	50	VIN MIN=8B	—	2,21
МАХ730А (ТШИМ)	5	0,5	92	185	11	0,2	±5	—
МАХ738А (ТШИМ)	5	0,75	90	185	16	1	±5	—
МАХ744А (ТШИМ)	5	0,75	90	185	16	1	±5	—
МАХ748А (ТШИМ)	3,3	0,5	88	180	16	0,3	±5	1,22
МАХ750А (ТШИМ)	1,22. 10	0,75	92	160	11	1	±4,5	1,22
МАХ758А (ТШИМ)	1,22. 15	0,45	90	160	16	1	±4	1,22
МАХ763А (ТШИМ)	3,3	0,5	90	200	11	0,3	±5	1,22

Основные параметры преобразователей

Большая часть этих параметров — выходное напряжение Vo, максимальный выходной ток I_{o MAX} -максимальное входное напряжение V_{IN MAX}, коэффициент стабилизации по входу LR, коэффициент стабилизации по выходу LdR и минимальная разность между входным и выходным напряжениями (V_IN — Vo)_MIN — совпадает с соответствующими параметрами линейных стабилизаторов [2]. (100ΔVo/Vo)_MAX Часто вместо LR и LdR для ПнП задается максимальное изменение выходного напряжения (в процентах) при одновременном максимальномизменении V_IN, Io и температуры. Следует подчеркнуть, что Vo всегда положительно. Специфическими параметрами являются:

— fо — рабочая частота (Oscillator Frequency, Switching Frequency), которая одновременно является и частотой пульсации выходного напряжения;
— КПД — коэффициент полезного действия (Efficiency) который, в сущности, есть отношение мощности Р_O = V_OI_O, потребляемой нагрузкой, подключенной к выходу преобразователя, к мощности P_IN=P_O+P_D отдаваемой источником нестабилизированного напряжения V_IN. Этот коэффициент больше, чем у линейных стабилизаторов, что является одним из основных преимуществ ПнП.

Опорное напряжение (Reference Voltage V_REF, Feedback Voltage V_FB) используется только в ИС с заданием V_O с помощью внешних резисторов.

В таблице приведены основные параметры некоторых ПнП двух крупнейших мировых производителей. Первые 8 из них используются в уже рассмотренных вариантах схем источников питания с фиксированным или задаваемым с помощью внешних резисторов Vo в соответствии со схемой, приведенной на рис.Зб, и формулой (2) в [1]. Исключение составляет LH1605, в котором резистор R1=2 кОм встроен в ИС. Все ИС работают с ШИМ (ТШИМ), что отмечается в первой колонке. Исключением является МАХ639, работающая с ЧИМ. Расположение выводов ИС, приведенных в таблице, дано на рис.1. Выводы NC — не подключены.

Рис. 1
Расположение выводов ИС

Следует подчеркнуть, что во всех случаях нужно быть внимательным при использовании каталожных данных о цоколевке и проверять назначение выводов согласно блок-схеме. Дело в том, что одна и та же фирма может в различных ИС использовать разные обозначения для выводов с одинаковым назначением. Например, вывод FB для соединения внешних делителей для задания Vo обозначается как СС или OUT, вывод Vo, кроме как OUT, именуется также LX.

Кроме стабилизации Vo, современные ИС для ПнП выполняют и некоторые дополнительные функции, гарантирующие их собственную безопасную работу, а также работу питаемых ими устройств.

Дистанционное включение и выключение. С этой целью на соответствующий вывод ИС подается сигнал подходящего логического уровня (как правило, уровня TTL). В схемах, имеющих вывод с обозначением ON/OFF, нормальная работа ПнП (создание напряжения Vo на выходе) обеспечивается сигналом с логическим уровнем «0», а подача сигнала с логическим уровнем «1» выключает ПнП (Vo=0). Если этот вывод не используется, он соединяется с общим проводом. Для ИС с выводами ON/OFF или SHDH все обстоит с точностью до наоборот: нормальная работа имеет место при логическом уровне «1», a Vo = 0 при логическом уровне «0». В этом случае неиспользованный вывод соединяется с V_IN.

Задание максимального тока (Current Adjust). Когда мгновенное значение на ключе S в интегральной схеме (рис.2 в [1]) превышает определенное значение, генератор останавливается, что приводит к выключению ПНП (Vo = 0). Для рассмотренных здесь ИС такой возможностью обладают только LM2673 и LM2679. Для ее реализации между выводом CURADJ и общим проводом устанавливается резистор с сопротивлением R_ADJ=37,1/I_SMAX.

Плавный запуск (Soft Start). Сразу после подключения ПнП к источнику нестабилизированного напряжения V_IN, выходной конденсатор начинает заряжаться, выходное напряжение Vo=0, и схема управления ключом CON устанавливает максимально большое время t_ON замыкания ключа S. В этот момент через ключ может протекать очень большой ток, который может повредить микросхему. Во избежание этого в некоторых ИС предусмотрен медленный старт, который постепенно увеличивает продолжительность t_ON. Время t_SS достижения рабочей величины t_0N обычно выбирается в интервале от нескольких единиц до нескольких десятков миллисекунд и задается с помощью конденсатора C_SS, который соединяет вывод микросхемы SS и общий провод. В ИС LM2673 и LM2679 его емкость:

причем в ИС фирмы MAXIM она выбирается по таблице, в зависимости от значений V_IN и I_O. При отсутствии таковой хорошо подходит значение C_SS = 47 нФ.

Разновидностью медленного старта является вариант, когда требуемая величина выходного напряжения Vo достигается по истечении времени t_SS с момента включения V_IN. В этом случае используется схема, приведенная на рис.2. В момент подачи напряжения V_IN конденсатор не заряжен, и на вход ON/OFF поступает V_IN (т.е. уровень логической «1»), который обеспечивает Vo = 0. За время t_SS напряжение на этом входе уменьшается до уровня логического «0», благодаря чему на выходе ИС устанавливается нормальная величина V_O. Для задания t_SS используется формула

определяющая постоянную времени для пусковой цепи. Рекомендуется выбирать величину tss меньше 20 мс, чтобы не возникло паразитного колебания напряжения на входе ON/OFF с частотой, равной частоте сети.

Рис. 3а
Контроль V_IN для схемы MAX639

Контроль V_IN (Low-Battery Detector, Low-Battery Function). Когда входное напряжение V_IN больше минимального значения V_{IN MIN}, на специальный вывод ИС (LBO на МАХ639) поступает сигнал соответствующего логического уровня TTL (логическая «1» для МАХ639). При V_IN

С той же целью можно использовать и вход ON/OFF, простейший вариант применения которого приведен на рис.Зб,в. В схеме, приведенной на рис.Зб, используется любой маломощный транзистор, насыщенный в нормальном режиме работы ИС. При V_IN

Рис. 3б Использование входа ONN/OFF

Рис. 3в Использование входа ONN/OFF

Для расчета R_С в схеме, приведенной на рис.3в, применяется соотношение

где V_ТН— величина напряжения на входе ON/OFF, соответствующая уровню логической «1» (обычно V_TH = 2 В).

Защита от самовозбуждения. Для LM2673, LM2679, МАХ730А, МАХ738А, МАХ744А, МАХ748А и МАХ763А используется схема, приведенная на рис.4а. где С = 10 нФ для LM2673, С = 33 нФ для LM2679 и С=330 нФ для остальных ИС. Для МАХ724 и МАХ726 применяется схема, приведенная на рис.4,б.

Рис. 4а Схема защиты от самовозбуждения

Рис. 4б Схема защиты от самовозбуждения

Задание f₀ для LM1605. Оно осуществляется путем установки конденсатора С_т между выводом С_т и «землей». Для рекомендуемых значений f₀ от 10 до 100 кГц его емкость равна

где f₀ задано в килогерцах.

Практические схемы

На рис.5а приведена схема стабилизатора с Vo = 3,3 В и максимальным выходным током I_{O MAX} = 4 А. Соединение элементов с «землей» в одной точке является предпосылкой стабильной работы без самовозбуждения, которое может возникнуть из-за паразитной индуктивности монтажа. Для этой же цели служит и конденсатор 0,033 мкФ. Конденсатор 0,22 мкФ определяет медленный старт. Нормальная величина Vo достигается через 50 мс после подачи входного напряжения. При помощи резистора сопротивлением 6,2 кОм осуществляется ограничение выходного тока величиной не более 6 А.

Рис. 5а
Схема стабилизатора

Рис. 5б
Схема стабилизатора

Пример подачи Vo через внешние делители показан на рис.5б. В схеме используются точные резисторы для обеспечения малого производственного допуска Vо, а конденсатор 330 пФ установлен для предотвращения самовозбуждения. RC-цепочка 510 кОм — 0,1 мкФ обеспечивает медленный старт с задержкой от 11 мс (при входном напряжении 6 В) до 4 мс (при 10 В).

Рис. 6
Схема стака

На рис.6 представлена схема стака имеет индуктивность несколько десятков микрогенри, ее активное сопротивление r_L должно быть очень малым, поскольку на нем будет падать напряжения I_O·r_L. Конденсатор фильтра имеет емкость

где f_c — граничная частота фильтра вкилогерцах (ее выбирают около 20 кГц), a L — в микрогенри.

1. С.Куцаров. Понижающие преобразователи постоянного напряжения в постоянное. — Радиомир, 2003, N 7.
2. С.Куцаров. Современные интегральные стабилизаторы напряжения. — Радиомир, 2002, N 4.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Микросхема LM358: datasheet на русском, применение, аналоги, назначение выводов

Зачем нужен компаратор и как его использовать без усилителя? В большинстве случаев, этот прибор применяется в несложных компьютерных схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения. Это может быть зарядное устройство для ноутбука или телефона, весы (определитель массы), датчик сетевого напряжения AVR, таймер (компоратор типа lm 358, микроконтроллер и т. д. Также его применяют различные интегральные микросхемы для контроля входных импульсов, обеспечивая связь между источником сигнала и его центром назначения.

Наиболее популярным примером является компаратор триггер (регулятор) Шиммера. Он работает в режиме многоканальности, соответственно, может сравнивать большое количество сигналов. В частности, данный триггер применяется для того, чтобы восстановить цифровой сигнал, который искажает связь в зависимости от уровня напряжения и расстояния источника питания.

Это аналог стандартного компаратора, просто с более расширенным функционалом, который обеспечивает измерение нескольких входящих сигналов.

Также есть компаратор шероховатости. Это устройство, которое помогает визуально определить состояние поверхности, которая уже подвергалась обработке. Применение этого приспособления обосновано необходимостью определять допуски обработанных ранее поверхностей.

Описание микросхемы LM358

Подтверждением высокой популярности микросхемы являются ее рабочие характеристики, позволяющие создавать много различных устройств. К основным показательным характеристикам компонента следует отнести нижеследующие.

Приемлемые рабочие параметры: в микросхеме предусмотрено одно и двухполюсное питание, широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В, приемлемая скорость нарастания выходного сигнала, равная всего 0,6 В/мкс. Также микросхема потребляет всего 0,7 мА, а напряжение смещения составит всего 0,2мВ.

В каких корпусах выпускаются микросхемы

Корпус может быть как DIP8 – обозначение LM358N, так и SO8 – LM358D. Первый предназначен для реализации объемного монтажа, второй – для поверхностного. От типа корпуса не зависят характеристики элемента – они всегда одинаковы. Но существует немало аналогов микросхемы, у которых параметры немного отличаются. Всегда есть плюсы и минусы. Обычно, если у элемента большой диапазон рабочих напряжений например, страдает какая-либо другая характеристика.

Существует еще металлокерамический корпус, но такие микросхемы используют в том случае, если эксплуатация устройства будет происходить в тяжелых условиях. В радиолюбительской практике удобнее всего использовать микросхемы в корпусах для поверхностного монтажа. Они очень хорошо паяются, что имеет важное значение при работе. Ведь намного удобнее оказывается работать с элементами, у которых ножки имеют большую длину.

Таблица характеристик

Параметр	LM358, LM358N
Питание, вольт	3-32В
Биполярное питание	±1,5В до ±16В
Потребляемый ток	0,7мА
Напряжение смещения по входу	3мВ
Ток смещения компенсации по входу	2нА
Входной ток смещение	20нА
Скорость нарастания на выходе	0,3 В/мсек
Ток на выходе	30 — 40мА
Максимальная частота	0,7 до 1,1 МГц
Коэффициент дифференциального усиления	100дБ
Рабочая температура	0° до 70°

Микросхемы различных производителей могут иметь разные параметры, но всё в пределах нормы. Единственное может сильно отличаться максимальная частота у одних она 0,7МГц, у других до 1,1МГц. Вариантов использования ИМС накопилось очень много, только в документации их около 20 штук. Радиолюбители расширили это количество более 70 схем.

Типовой функционал из datasheet на русском:

1. компараторы;
2. активные RC фильтры;
3. светодиодный драйвер;
4. суммирующий усилитель постоянного тока;
5. генератор импульсов и пульсаций;
6. низковольтный детектор пикового напряжения;
7. полосовой активный фильтр;
8. для усиливания с фотодиода ;
9. инвертирующий и не инвертирующий усилитель;
10. симметричный усилитель;
11. стабилизатор тока;
12. инвертирующий усилитель переменного тока;
13. дифференциальный усилитель постоянного тока;
14. мостовой усилитель тока.

Применение

• генератор импульсов и пульсаций (устройства типа «мигающий маяк»);
• блоки питания и зарядные устройства;
• сплит системы внутреннего и наружного применения;
• материнские платы;
• бытовая техника;
• симетричный усилитель;
• мостовой усилитель тока;
• схемы управления двигателем;
• источники бесперебойного питания;
• холодильные установки, посудомоечные и стиральные машины;
• различные виды инверторов;
• контроллеры и другое.

Сферы применения микросхемы производители, как правило, указывают в технических описаниях.

Схемы подключения

Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.

Схема в мощном неинвертирующим усилителе.

Преобразователь напряжения — ток.

Схема с дифференциальным усилителем.

Неинвертирующий усилитель средней мощности.

Схема не инвертирующего усилителя

1. На плюсовой вход подается сигнал.
2. К выходу операционного усилителя подключается два постоянных резистора R2 и R1, соединенных последовательно.
3. Второй резистор соединен с общим проводом.
4. Точка соединения резисторов подключается к минусовому входу.

Чтобы вычислить коэффициент усиления, необходимо воспользоваться простой формулой: k=1+R2/R1.

Если имеются данные о значении сопротивлений, входного напряжения, то нетрудно посчитать выходное: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). При использовании микросхемы LM358 и резисторов R1=10 кОм и R2=1 МОм, коэффициент усиления окажется равен 101.

Схема мощного не инвертирующего усилителя

Элементы, который применены в конструкции не инвертирующего усилителя, и их параметры:

1. В качестве микросхемы используется LM358.
2. Значение сопротивления R1=910 kOm.
3. R2=100 kOm.
4. R3=91 kOm.

Для усиления сигнала применяется полупроводниковый биполярный транзистор VT1.

По напряжению коэффициент усиления при условии использования таких элементов равен 10. Чтобы посчитать коэффициент усиления в общем случае, необходимо воспользоваться такой формулой: k=1+R1/R2. Для вычисления коэффициента по току всей схемы необходимо знать соответствующий параметр используемого транзистора.

Схема преобразователя напряжение-ток

Схема приведена на рисунке и немного похожа на ту, которая была описана в конструкции не инвертирующего усилителя. Но здесь добавлен биполярный транзистор. На выходе сила тока оказывается прямо пропорциональна напряжению на входе операционного усилителя.

И в то же время сила тока обратно пропорциональна сопротивлению резистора R1. Если описать это формулами, то выглядит следующим образом:

При величине сопротивления R1=1 Om, на каждый 1V напряжения, прикладываемого ко входу, на выходе будет 1А тока. Схема включения LM358 в режиме преобразователя напряжения в ток используется радиолюбителями для конструирования зарядных устройств.

Схема преобразователя ток-напряжение

При помощи такой простой конструкции на операционном усилителе LM358 можно осуществить преобразование тока с малым значением в высокое напряжение. Описать это можно такой формулой:

Если в конструкции применяется резистор сопротивлением 1 МОм, а по цепи протекает ток со значением 1 мкА, то на выходе элемента появится напряжение со значением 1В.

Схема простого дифференциального усилителя

Данная конструкция получила широкое распространение в устройствах, которые измеряют напряжение у источников, обладающих высоким сопротивлением. Необходимо учитывать особенность – отношения сопротивлений R1/R2 и R4/R3 должны быть равны. Тогда на выходе напряжение окажется со следующим значением:

При этом коэффициент усиления может быть рассчитан по формуле k=(1+R4/R3). В том случае, если сопротивления всех резисторов равны 100 кОм, коэффициент окажется равен 2.

Схема монитора тока

Еще одна схема, которая позволяет проводить измерение значения тока в питающем проводе. Она состоит из шунтирующего сопротивления R1, операционного усилителя LM358, транзистора npn-типа и двух резисторов. Характеристики элементов:

• микросхема DA1 – LM358;
• сопротивление резистора R=0,1 Ом;
• значение сопротивления R2=100 Ом;
• R3=1 кОм.

Напряжение питания ОУ должно быть минимум на 2 В больше, нежели у нагрузки. Это обязательное условие функционирования схемы.

Схема преобразователя напряжения в частоту

Этот прибор потребуется в том случае, когда возникнет необходимость в подсчете периода или частоты какого-либо сигнала.

Схема применяется в качестве аналогово-цифрового конвертера. Параметры элементов, используемых в конструкции:

• DA1 – LM358;
• C1 – 0,047 мкФ;
• R1=R6=100 кОм;
• R2=50 кОм;
• R3=R4=R5=51 кОм;
• R6=100 кОм;
• R7=10 кОм.

Это все конструкции, которые могут быть построены с использованием операционного усилителя. Но область применения LM358 на этом не ограничивается, существует большое количество схем намного сложнее, позволяющих реализовать различные возможности.

Рабочие условия

VCC = ±15 V, TA = 25°C

Параметр	Условия	TYP	Ед. изм.
SR	Скорость нарастания при единичном усилении	RL = 1 МОм, CL = 30 пФ, VI = ±10 В (см. Рис. 3)	0.3	В/мкс
B1	Ширина полосы при единичном усилении	RL = 1 MОм, CL = 20 пФ (см. Рис. 3)	0.7	МГц
Vn	Эквивалентное напряжение шумов, приведенное ко входу	RS = 100 Ом, VI = 0 В, f = 1 кГц (см. Рис. 4)	40	нВ/vГц

Усилитель с единичным коэффициентом усиления

Схема для проверки шумов

Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса

Исходные данные для расчета представлены в таблицах.

Таблица. Исходные данные для расчета компаратора

Вход	Выход	Питание
ViMin	ViMax	VoMin	VoMax	Vcc	Vee	Vref
0 В	5 В	0 В	5 В	5 В	0 В	5 В

Таблица. Пороговые значения

Нижний порог переключения VL	Верхний порог переключения VH	VH – VL
2,3 В	2,7 В	0,4 В

Описание схемы

Компараторы используются, чтобы сравнить два входных сигнала и сформировать выходной сигнал в зависимости от того, какой из входных сигналов больше (рисунок 84). Шум или дребезг входных сигналов могут привести к множественным переключениям компаратора. Для борьбы с такими переключениями используется гистерезис, устанавливающий верхнюю и нижнюю границу переключения.

Рис. Схемы компараторов с гистерезисом (слева) и без гистерезиса (справа)

Рекомендуем обратить внимание:

• следует использовать компаратор с минимальным собственным током потребления;
• точность задания пороговых значений гистерезиса определяется точностью номиналов резисторов;
• задержка срабатывания определяется параметрами используемого компаратора.

Принцип работы

Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.

Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.

Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.

Порядок расчета компаратора с гистерезисом

• Выбираем значение резистора R1 = 100 кОм. Значения пороговых напряжений были определены в таблице исходных данных: VL = 2,3 В, VH = 2,7 В.
• Рассчитаем R2 по формуле 1:

• Рассчитаем R3 по формуле 2:

• Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:

Порядок расчета компаратора без гистерезиса

1. Выбираем пороговое значение Vth = 2,5 В.
2. Выбираем значение резистора R4 = 100 кОм.
3. Рассчитываем R5 по формуле 4:

Моделирование схемы

Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Временные диаграммы работы схемы: шум присутствует только в начальный короткий интервал времени 0…120 мкс

Рис. 2. Увеличенная осциллограмма напряжений: интервал 40…110 мкс

Аналоги LM358

Полные аналоги LM358 от разных производителей NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C. Для LM358D — KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G.

Вместе с LM358 выпускается большое количество похожих операционных усилителей. Например LM158, LM258, LM2409 имеют аналогичные характеристики, но разный температурный диапазон работы.

Тип	Минимальная температура, °C	Максимальная температура, °C	Диапазон питающих напряжений, В
LM158	-55	125	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM258	-25	85	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358	70	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358	-40	85	от 3(±1,5) до 26(±13)

Если диапазона 0..70 градусов не хватает, то стоит применить LM2409, однако следует учитывать что у неё диапазон питания уже:

Кстати если нужен только один операционный усилитель в компактном 5 выводном корпусе SOT23-5 то вполне можно применить LM321, LMV321 (аналоги AD8541, OP191, OPA337). Наоборот, если нужно большое количество рядом расположенных операционных усилителей, то можно применить счетверенные LM324 в 14 выводном корпусе. Можно вполне сэкономить пространство и конденсаторы по цепям питания.