Når vi udforsker verdenen af elektroniske kredsløb og design, støder vi ofte på en ekstremt vigtig og kraftfuld komponent - den operationelle forstærker.I denne artikel tager vi et dybtgående kig på LM324-operationelforstærkeren, en enhed, der er populær for dens alsidighed og overkommelige priser. LM324 er ikke kun kendt for sin udbredte anvendelse i en række elektroniske applikationer, men det er også højt ansetFor sin ekspertise med at tilvejebringe præcis kontrol og signalbehandling.Denne artikel giver dig indsigt om LM324 -operationelle forstærkere og deres applikationer.Gennem denne artikel får du en bedre forståelse af alsidigheden og vigtigheden af denne enhed i moderne elektronisk design.
LM324-serien er en billig quad-operationel forstærker med direkte differentielle input, enkeltgevinstfrekvenskompensation og kortslutningsbeskyttelse.Disse fire uafhængige operationelle forstærkere er genialt integreret i en enkelt-chip-pakke.Sammenlignet med typiske operationelle forstærkere, der bruges i enkelt strømforsyningskredsløb, tilbyder de adskillige ubestridelige fordele.
Disse quad-forstærkere kan fungere ved en strømforsyningsspænding så lav som 3,0 V eller så høj som 32 V, med den stille strøm ca. en femtedel af MC1741 (pr. Forstærker).Det almindelige inputområde inkluderer den negative strømforsyning, der eliminerer behovet for eksterne biaskomponenter i mange applikationer.Dens anvendelse spænder over en række applikationer, herunder sensorforstærkere, DC -forstærkningsblokke og andre scenarier, hvor en enkelt strømforsyningsoperationelforstærker er anvendelig.
LM324 Pinout
Pinout
Pinkode
|
Pin -navn
|
Beskrivelse
|
1
|
Output1
|
Output fra op-amp 1
|
2
|
Input1-
|
Invertering af input af op-amp 1
|
3
|
Input1+
|
Ikke-inverterende input af op-amp 1
|
4
|
VCC
|
Positiv forsyningsspænding
|
5
|
Input2+
|
Ikke-inverterende input af op-amp 2
|
6
|
Input2-
|
Invertering af input af op-amp 2
|
7
|
Output2
|
Output fra op-amp 2
|
8
|
Output3
|
Output fra op-amp 3
|
9
|
Input3-
|
Invertering af input af op-amp 3
|
10
|
Input3+
|
Ikke-inverterende input af op-amp 3
|
11
|
Vee, GND
|
Jord eller negativ forsyningsspænding
|
12
|
Input4+
|
Ikke-inverterende input af op-amp 4
|
13
|
Input4-
|
Invertering af input af op-amp 4
|
14
|
Output4
|
Output fra op-amp 4
|
Antal
|
4
|
Forsyningsspænding (min) (± 5V, ± 5V ~ 10)
|
32
|
Forsyningsstrøm (MAX) (± 5V, ± 5V ~ 10)
|
3
|
Input bias strøm
|
Ind til v-
|
Gain Bandwidth Product (GBW)
|
1,2 MHz
|
Slew rate
|
0,5 V/µs
|
Offset spænding (VOS ved 25 ° C)
|
7mv
|
Quiescent Current (IQ)
|
0,175MA
|
1 kHz støjspænding (VN)
|
35nv/√Hz
|
Driftstemperaturområde
|
0 ° C ~ 70 ° C
|
Fungere
|
Generelle formål
|
Total harmonisk forvrængning
|
2500000%
|
Fælles modusafvisningsforhold (CMRR)
|
80db
|
Input offset spænding
|
40 mV
|
Funktion
|
Nulling
|
- Bred gevinstbåndbredde: 1,3 MHz-input Common-Mode Spændingsområde inkluderer jord
- Stor spændingsgevinst: 100 dB
- Ekstremt lav forsyningsstrøm pr. Forstærker: 375 µA
- Lav input bias Aktuel: 20 NA
- Lav input offset spænding: maksimalt 3 mV
- Lav input offset strøm: 2 NA
- Bred strømforsyningsområde: Enkelt forsyning: 3V til 30V, dobbelt forsyning: ± 1,5V til ± 15V
Betjeningen af LM324 -integreret kredsløb er baseret på den samtidige drift af fire interne operationelle forstærkere.Alle forstærkere drives fra en enkelt strømforsyning med en inverterinput, en ikke-inverter og en enkelt output.Strømforsyningen kan være unipolar eller bipolar.
Unipolar og bipolar
Følgende figur viser det interne kredsløbsdiagram over en unipolær operationel forstærker:
Unipolar internt kredsløbsdiagram
Vi kan se, at hver operationel forstærker består af tre dele: et differentielt trin, et mellemliggende og en outputforstærkerfase.
Differentialstrinnet udfører funktionen ved at forstærke indgangsspændingsforskellen (V+ og V-) og neutralisere fasesignalet.Det giver høj inputimpedans.
Mellemfasen er ansvarlig for operatørafbalancering (nulstilling af spændingen ved output, når input er lukket), der koordinerer modstandene i differential- og outputstadierne og frekvenskorrektion (forebyggelse af selvudstyr).
Outputforstærkerfasen giver lav output-modstand, strøm, der kræves af belastningen, strømbegrænsende og kortslutningsbeskyttelse.
Overvej en motor, der fungerer med en variabel belastning.Efterhånden som belastningen øges, øges strømmen også, hvilket hæver motorens temperatur.Derfor er vores opgave at lukke systemet ned, når temperaturstigningen overstiger det nominelle interval.Det er her en operationel forstærker fungerer som en proportional komparator.Det er vigtigt at forstå forskellene mellem operationelle forstærkere og komparatorer.I dette scenarie gør en termistor sit job og ændrer sin modstand med temperaturændringer.
Her er en simpel kredsløbsopsætning til sensingtemperatur og kontrol af systemet.
RT = 10Kὠ ved temperatur = 25 ° C.Invertering af input = 1,32V, ikke-inverterende input = 2,36V.
Som et resultat er output høj, og det kan få motoren til at starte via en transistor eller relæ.
RT = 3Kὠ Når temperatur = over 70 ° C.Invertering af input = 1,32V, ikke-inverterende input = 1,06V.
Som et resultat er output lavt, og det kan fjerne motoren via en transistor eller relæ.
Hvis temperaturen skal overvåges i motorens tredje eller fjerde position, kan LM324 bruges i følgende konfiguration.To temperaturfølende RT1- og RT2 -orienteringseksempler.
- Sensorforstærkere
- Filterkredsløb, spændingsfølgere
- Integratorer, opdelere, tilføjere, tilføjere, spændingsfølgere osv.
- DC -forstærkningsmoduler
- Komparatorer (cyklisk kontrol og regulering)
1. LM324 som en inverterende AC -forstærker
Denne forstærker kan erstatte transistorer til AC-amplifikation, der er egnet til applikationer som forforstærkning i lydsystemer.Kredsløbet kræver ingen justering.Den bruger en enkelt strømforsyning, hvor R1 og R2 danner en 1/2V+ bias.C1 fungerer som en dæmpningskondensator.
LM324 som en inverterende AC -forstærker
Spændingsamplifikationsfaktoren AV for forstærkeren bestemmes udelukkende af de eksterne modstande RI og RF: AV = -RF/RI.Det negative tegn indikerer, at udgangssignalet er i modsat fase til indgangssignalet.I henhold til de givne værdier i diagrammet, AV = -10.Indgangsmodstanden for dette kredsløb er RI.Generelt vælges RI til at matche signalkildens interne modstand, og derefter vælges RF baseret på den ønskede amplifikationsfaktor.CO og CI kobler kondensatorer.
2. LM324 som en ikke-inverterende AC-forstærker
LM324 som in-fase AC-forstærker
I dette kredsløb er den ikke-inverterende AC-forstærker kendetegnet ved dens høje inputimpedans.R1 og R2 danner en 1/2V+ spændingsdelere, der forspænder op-amp gennem R3.
Spændingsforstærkningsfaktoren AV bestemmes også kun af de eksterne modstande: AV = 1 + RF/R4.Kredsløbets indgangsmodstand er R3, med R4's modstandsværdi, der spænder fra flere kilo-OHM'er til titusinder af kilo-OHM'er.
3. LM324 i temperaturmålingskredsløb
Temperaturproben bruger en siliciumtransistor 3DG6, konfigureret som en diode.Temperaturkoefficienten for siliciumtransistorens emitterkrydsspænding er ca. -2,5 mV/° C, hvilket betyder, at forbindelsesspændingen falder med 2,5 mV for hver grad af temperaturstigning.OP-AMP A1 er forbundet som en ikke-inverterende DC-forstærker.Jo højere temperatur er, jo mindre er spændingsfaldet over transistor BG1, hvilket resulterer i lavere spænding ved den ikke-inverterende indgang af A1 og følgelig ved dens output.
LM324 til temperaturmålingskredsløb
Dette er en lineær amplifikationsproces.Ved at tilslutte en måling eller kontrolkredsløb til output fra A1, kan temperaturen angives eller bruges til andre automatiske kontroller.
4. LM324 som komparator
Fjernelse af feedbackmodstanden fra op-amp eller overvejelse af, at feedback-modstanden er uendeligt høj (åben loop-tilstand), betyder teoretisk den åbne loop-amplifikationsfaktor for op-amp også uendelig (i virkeligheden er det meget højt,som LM324s åbne loop-gevinst på 100 dB eller 100.000 gange).Under disse forhold fungerer op-amp som en spændingskomparator, hvor dens output enten er et højt niveau (V+) eller et lavt niveau (V- eller jord).Når spændingen ved det positive input er højere end ved det negative input, udsender op-ampen et lavt niveau.
LM324 -applikation som komparator
I dette kredsløb bruges to op-ampere til at danne en spændingsniveau-komparator.Modstande R1 og R1 'danner en spændingsdelere, der indstiller sammenligningsniveauet U1 for op-amp A1.Modstande R2 og R2 'danner en anden spændingsdelere, der indstiller sammenligningsniveauet U2 for op-amp A2.Indgangsspændings UI påføres samtidig på den positive input af A1 og den negative input af A2.Når UI> U1, udsender op-AMP A1 et højt niveau;Når UI < U2, op-amp A2 outputs a high level. If either op-amp A1 or A2 outputs a high level, transistor BG1 conducts, and the LED lights up.
Hvis U1> U2 er valgt, lyser LED, når indgangsspændingen UI forlader området [U2, U1], der fungerer som en spændingsniveauindikator.
Hvis U2> U1, lyser LED, når indgangsspændingen er inden for området [U2, U1], der tjener som en "vindues" -spændingsindikator.
Når det bruges i forbindelse med forskellige sensorer og let modificeres, kan dette kredsløb anvendes til detektion af dobbeltbegrænsning af forskellige fysiske mængder, kortslutning og alarmer med åbent kredsløb osv.
Tilsvarende og udskiftningsmodeller inkluderer: LM3900, LMC660, LM339, LT014, LM2900, LM324A, LM324E, LM324-N, LM324W.
LM324 -pakke
Klik her for at downloade IC LM324 PDF -datablad: LM324 (Texas Instruments).
Ovenfor er funktionerne, pinout og parametre for LM324, fra ovenstående er det let at vide, at der er mange fordele ved at bruge LM324 IC, det kan bruges som en operationel forstærker såvel som en komparator, det er en slags elektronisk spændingForstærker med høj gevinst, som er meget almindelig i branchen, og er vidt brugt.
Hvis du har spørgsmål, er du velkommen til at besøge ARIAT Tech, hvor du kan lære mere om elektronik.
Hvad er brugen af en operationel forstærker?
Svar: En operationel forstærker er en lineær enhed, der har næsten ideelle egenskaber, der kræves til jævnstrømforstærkning.Derfor er det vidt brugt i signalkonditionering, filtrering og udførelse af matematiske operationer såsom tilføjelse, subtraktion, integration og differentiering.
Hvad er forskellen mellem LM324 og LM339?
Svar: LM324 har komplementære output, mens LM339 har åbne indsamlerudgange.I komplementære output kan strømmen flyde i begge retninger (kilde eller synke) efter behov, hvorimod åbent indsamler kun kan synke strømmen.
Hvad er forskellen mellem LM324 og LM358?
Svar: Selvom både LM324 og LM358 er operationelle forstærkere af generelle formål, har de betydelige forskelle med hensyn til forskellige inputnumre, outputkapaciteter, belastningskapacitans og driftsspændingsområde.Brugere skal foretage et omhyggeligt valg baseret på det specifikke applikationsscenarie og være nøje opmærksomme på de respektive parametre.