Микросхема серии LM324 является недорогим операционным усилителем, имеющая прямой дифференциальный вход, внутричастотную компенсацию при единичном усилении и защиту от короткого замыкания.
В одном корпусе микросхемы расположено четыре независимых друг от друга операционных усилителя. У них имеется ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с типовыми операционными усилителями, применяемыми в схемах с однополярным питанием.
Микросхема отлично работает в широком диапазоне напряжения питания: от 3 В до 32 В. Микросхема LM324n производится в корпусах типа SOIC и DIP.
Технические данные операционного усилителя LM324n
- Напряжение питания:
- — однополярное: 3…32 В.
- — двухполярное: 1,5…16 В.
- Усиление по постоянному напряжению: 100 дБ.
- Собственный ток потребления: 700 мкА.
- Входной ток смещения (с температурной компенсацией): 45 нА.
- Входное напряжение смещения: 2 мВ.
- Диапазон входного синфазного напряжения содержит землю.
- Дифференциальный диапазон входного напряжения достигает напряжения питания.
- Выходного напряжение: от 0 до Uпит. – 1,5 В.
Все характеристики на микросхему можно взять из datasheet LMN324n в конце статьи.
Структура операционного усилителя из datasheet LM324n
Назначение выводов LM324
Габаритные размеры операционного усилителя LM324
Аналог LM324
Ниже приведен список зарубежных и отечественных аналогов LM324:
- Зарубежный аналог LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P.
- Отечественный аналог LM324: 1401УД2, 1435УД2.
Схема включения LM324
Инвертирующий усилитель по переменному току
В данном варианте усилителя коэффициент усиления будет равен: k = — R3/R1
Неинвертирующий усилитель по переменному току
Коэффициент усиления у данного типа усилителя рассчитывается по следующей формуле: k = 1 + R4/R1
Неинвертирующий усилитель постоянного тока
Усиление равно: k = 1 + R3/R2
Пиковый детектор на LM324
Пиковые детекторы используются для фиксации максимальной, за определенный промежуток времени, величины сигнала.
Компаратор на LM324 с гистерезисом
Разница значений входного напряжения, при котором происходит переключение выхода компаратора (гистерезис) из одного состояния в другое, рассчитывается по следующей формуле: Н = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)
Несколько простых примеров использования операционного усилителя LM324
Светодиодный индикатор уровня сигнала на LM324
Как работает индикатор уровня сигнала на LM324. Низкочастотный сигнал с выхода усилителя подается на инвертирующие входы всех операционных усилителей LM324.
Прямые входы их подключены к делителю напряжения построенного из цепи постоянных резисторов R2…R9. Переменным резистором можно выставить необходимую чувствительность светодиодного индикатора.
Сопротивления R12…R19 ограничивают максимальный ток, протекающий через светодиоды.
Простая светодиодная мигалка на ОУ LM324
Схема позволяет плавно поочередно включать и выключать светодиоды. Светодиодная мигалка построена на операционном усилителе LM324 и двух транзисторах разной проводимости. От сопротивления резистора R3 и емкости конденсатора C1 зависит скорость переключения светодиодов.
Микрофонный усилитель
Данная схема предназначена для усиления слабого сигнала электретного микрофона. Схема микрофонного усилителя представляет собой инвертирующий усилитель по переменному току с коэффициентом усиления 220 (R5/R3).
Datasheet LM324n на русском языке
Скачать Datasheet LM324 на русском языке (429,4 KiB, скачано: 12 359)
Микросхема LM324: назначение выводов, характеристики, аналоги
4-канальный операционный усилитель LM324 с однополярным питанием состоит из четырех независимых операционных усилителей и дифференциальными входами.
Базовая схема включения предполагает работу от однополярного источника питания, однако возможно подключение микросхемы к двухполярному питанию. Микросхема устойчиво работает от источника малой мощности в широком диапазоне напряжений. Сила тока потребления зависит величины напряжения источника питания.
Особенности
- Внутренняя частотная компенсация.
- Внутренняя защита выходов от короткого замыкания.
- Большой коэффициент усиления по постоянному напряжению – 100 дБ.
- Широкая полоса пропускания (единичный коэффициент усиления) –1 МГц.
- (Температурная компенсация).
- Широкий Диапазон Питания: однополярное питание – 3…32 В; двухполярное питание от ±(1,5…16) В.
- Малый ток потребления – 700 мкА (практически не зависит от напряжения питания).
- Низкий входной ток смещения – 45 нА (благодаря температурной компенсации).
- Низкие входные дифференциальные напряжение смещения – 2 мВ и ток смещения – 5 нА.
- Диапазон дифференциального входного напряжения определяется величиной напряжения питания.
Корпуса
Назначение выводов
Микросхема LM324 имеет 14 выводов. Назначение выводов для разных корпусов идентичное:
- 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 — вход;
- 1,7,8,14 – выход;
- 4 – плюс источника питания;
- 11 – минус источника питания.
Предельно допустимые значения
Данные в таблице действительны при температуре воздуха 25°С.
| Напряжение питания | Vdc | ||
| однополярное | VCC | 32 | |
| двухполярное | VCC, VEE | ±16 | |
| Диапазон входных дифференциальных напряжений | VIDR | ±32 | Vdc |
| Диапазон входного синфазного напряжения | VICR | −0,3…32 | Vdc |
| Длительность короткого замыкания на выходе | tSC | Постоянно | |
| Температура кристалла | TJ | 150 | °C |
| Тепловое сопротивление, кристалл-воздух | RθJA | °C /W | |
| Case 646 | 118 | ||
| Case 751A | 156 | ||
| Case 948G | 190 | ||
| Диапазон температур хранения | Tstg | −65…+150 | °C |
| Диапазон рабочих температур LM324, LM324A, LM324E | TA | 0…+70 | °C |
ESD – защита от электростатического разряда
- HBM (модель человеческого тела – имитирует контакт с человеком) – 2000 V.
- ММ (модель машины – имитирует контакт с оборудованием) – 200 V.
Таблица электрических параметров
Данные в таблице действительны при VCC=5.0 V, VEE=GND, TA=25°C.
| Разница входных напряжений смещения | VIO | mV | |||
| VCC = 5,0…30 V | |||||
| TA = 25°C | 2 | 7 | |||
| TA = Thigh | 9 | ||||
| TA = Tlow | 9 | ||||
| Средний температурный коэффициент VIO | ΔVIO/ΔT | − | 7 | − | µV/°C |
| TA = Thigh…Tlow | |||||
| Разница входных токов смещения | IIO | − | 5 | 50 | nA |
| TA = Thigh…Tlow | − | − | 150 | ||
| Средний температурный коэффициент IIO | ΔIIO/ΔT | − | 10 | − | pA/°C |
| TA = Thigh…Tlow | |||||
| Входной ток смещения | IIB | − | −90 | −250 | nA |
| TA = Thigh…Tlow | −500 | ||||
| Диапазон входного синфазного напряжения | VICR | V | |||
| TA = +25°C | 28,3 | ||||
| TA = Thigh…Tlow | 28 | ||||
| Диапазон входного дифференциального напряжения | VIDR | − | − | VCC | V |
| Коэффициент усиления большого сигнала по без обратной связи | AVOL | V/mV | |||
| RL = 2.0 kΩ, VCC = 15 V, | 25 | 100 | − | ||
| TA = Thigh…Tlow | 15 | ||||
| Разделение входных каналов при 10…20 kHz | CS | − | −120 | − | dB |
| Коэффициент подавления синфазного сигнала, при RS менее 10 kΩ | CMR | 65 | 70 | − | dB |
| Коэффициент подавления помех источника питания | PSR | 65 | 100 | − | dB |
| Максимальное выходное напряжение | VOH | V | |||
| VCC = 5 V | 3,3 | 3,5 | |||
| VCC = 30 V | 27 | 28 | |||
| Минимальное выходное напряжение VCC = 5 V | VOL | 5 | 20 | mV | |
| Выходной ток VCC = 15 V, ТА=25°С | IO + | 20 | 40 | mA | |
| Выходной ток (нагрузка подключена к источнику питания) VCC = 15 V, TA = 25°C | IO − | 10 | 20 | mA | |
| Выходной ток короткозамкнутой нагрузки на землю | ISC | 40 | 60 | mA | |
| Ток источника питания при VCC = 30 V VO = 0 V | 3 | mA |
Внутренняя принципиальная схема 1-го канала ИМС LM324
LM324 содержит 4 операционных двухступенчатых усилителя с частотной компенсацией. Первый каскад – входной дифференциальный, собран на элементах Q20 и Q18 с буферными транзисторами Q21 и Q17 и дифференциального преобразователя на Q3 и Q4.
Первая ступень не только усиливает входные сигналы, она определяет уровни сдвига сигналов и нормализует характеристику крутизны.
Такое схемное решение позволяет применить в компенсационной линии конденсатор очень малой емкости – 5,0 пФ), что увеличивает эффективность использования полезной площади кристалла.
Дифференциальный каскад на транзисторах с разделенными коллекторами Q20 и Q18 преобразует входные напряжения в ток. Другая особенность этой ступени в том, что при питании усилителя однополярным напряжением не происходит насыщения транзисторов дифференциального каскада.
Второй каскад — это стандартный усилительный каскад. Для нагрузки он является источником тока.
Все 4 усилителя на рабочие режимы выводятся одним узлом смещения. Благодаря этому каждый усилитель обладает хорошими показателями температурной стабильности и подавления шумов по линии питания.
Импортные и отечественные аналоги
ИМС LM324 широко применяется в радиолюбительских разработках и электронных устройствах радиотехнический промышленности.
Ее отличительные особенности, – наличие дифференциальных входов и высокий коэффициент усиления используется при конструировании различных электронных схем повышенной функциональности: интегрирующих, дифференцирующих, модулирующих узлах и блоках, а также в сумматорах и вычитателях.
Это только небольшая часть областей применения LM324. Кроме того, промышленность постоянно выпускает новые приборы, в которых используется данная ИМС.
Естественно, что производители электронных радиокомпонентов предлагают большой перечень микросхем-операционных усилителей, которые можно использовать для замены LM324.
| Импортные | ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P |
| Отечественные | 1401УД2, 1435УД2 |
Типовые эксплуатационные характеристики
Зависимость входного напряжения от напряжения питания.
Зависимость коэффициента усиления большого сигнала с разомкнутой обратной связью от частоты.
Зависимость выходного напряжения от частоты.
График отклика выходного сигала на входной импульс.
Зависимость тока потребления от напряжения питания.
Зависимость входного тока смещения от напряжения питания.
Микросхема LM324 (N)
Представляет собой микросхема LM324 четыре одинаковых по характеристикам операционных усилителя (ОУ), собранных в едином корпусе, работающих от одного источника питания в большом диапазоне напряжений. Каждый операционник имеет в своем составе входной дифференциальный каскад, защиту от КЗ и внутреннюю частотную коррекцию при единичном усилении.
Характеристики и дешевизна этого прибора обеспечивают ее широкое применённые в радиолюбительских схемах и в промышленной электронике. Она отлично подходит для работы в компактных переносных электронных устройствах.
Конфигурация выводов
Она производится в корпусах DIP-типа: пластиковом CDIP, керамическом PDIP или SO-типа для поверхностного монтажа: SOIC, TSSOP. Конструктивно устройство имеет 14 выводов. Поэтому, в некоторых технических описаниях, встречается обозначение DIP-14 или SO-14.
- Назначение выводов для разных корпусов идентичное: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 — входы, 1,7,8,14 – выход, 4 – плюс источника питания, 11 – минус источника питания.
Технические характеристики
- Диапазон питающих напряжений Uпит. (Vcc): однополярный источник: +3…30 В, двухполярный источник: ±1.5…±15 В (V);
- Дифференциальное входное напряжение Uдиф.(VIDR): 32 В (V);
- Входное нап. Uвх. (VICR) от -0.3…32 В (V);
- Входной ток IICR (при отрицательном VICR) 5 мА (mA);
- Входной ток IICR (при положительном VICR) 0.4 мА (mA);
Электрические параметры (при Uпит.
+5 В и TA +25 °C):
- Напряжение смещения на входе Uсм (VIO) от 2…7 мВ (mV);
- Входной ток смещения Iвх.(IIB) от 45…100 нА (nA);
- Выходное нап. Uвых.(Vout): от 0… Uпит. – 1,5 В (V);
- Коэффициент усиление (K): 100 дБ (dB);
- Ширина полосы пропускания (f) 1 МГц;
- Ток потребления без нагрузки Iпот. (ICC): не более 700 мкА (µA);
- Разность входных токов (ток сдвига) Iсдв. (IIO) от 5…30 нА (nA);
- Рассеиваемая мощность PР макс (P tod) зависит от типа корпуса: PDIP 1130 мВ(mW); CDIP 1260 мВ(mW); SOIC 800 мВ(mW).
- Диапазон рабочих температур окружающей среды TA: 0…+70°C;
- Температура хранения Tхран. (Tstr):-65… +150 °C.
Параметры lm324 разных компаний немного отличаются друг от друга, поэтому при разработке своих схем рекомендуется ознакомиться с официальной технической документацией на применяемое устройство от конкретного производителя.
Особенности.
Дифференциальный диапазон входного напряжения достигает напряжения питания. Для lm324 нижний предел диапазона входного синфазного сигнала на 0,3 В ниже, чем V—, а размах выходного напряжения ограничен снизу значением V—. Как на входах, так и на выходе предельное значение состовляет на 1,5 В меньше, чем V+.
- Частота единичного усиления fi (от 100 КГц до 30 МГц), это частота на которой коэффициент усиления микросхемы (К) становится равным единице (0 дБ).
- Имеет внутреннюю частотной коррекции для единичного усиления.
- Диапазон входного синфазного напряжения включает землю.
- Длительность короткого замыкания Tкз (Tsc) на выходе неограниченна.
Описание работы
Работа микросхемы lm324n основана на функционировании внутри неё одновременно четырех ОУ. Все усилители запитываеются от одного источника питания, имеют инвертирующий, не инвертирующий входы и одни выход. Источник питания может быть однополярным или двухполярным.
Рассмотрим внутреннюю схему одного из операционных усилителей c однополярным питанием. Возьмем её прямо из даташит на LM324.
Функционально каждый операционный усилитель состоит из: дифкаскада, а так же каскадов промежуточного и выходного усиления.
Дифференциальный каскад, выполняет функции усиления разности подаваемых на вход напряжений (V+ и V—) и нейтрализации синфазных сигналов. Обеспечивает высокое сопротивление на входе.
Промежуточный каскад обеспечивает балансировку операционника (установку на выходе нулевого напряжения при замкнутых входах), согласование сопротивлений дифференциального и выходного каскадов, а так же частотную коррекцию (защиту от самовозбуждения).
Выходной каскад обеспечивает низкое выходное сопротивление, требуемую мощность в нагрузке, ограничение тока и защиту при коротком замыкании.
Маркировка
Серия LM основана на интегральных микросхемах производства National Semiconductor. Приставка LM изначально означала linear monolithic (линейный, монолитный) и применялась для обозначения усилителей общего назначения (General Purpose) к которым не предъявлялись жестких требований. Цифры “324” указывают на серийный номер микросхемы.
«-N», в конце серийника, обозначаются устройства, приобретенные Texas Instruments у National Semiconductor. В сентябре 2011 году National Semiconductor была передана Texas Instruments, которая не изменила приставку LM в своей продукции.
Поэтому в настоящее время маркировка LM является кодом производителя Texas Instruments, но её широко используют другие производители при выпуске своих аналогов этой микросхемы.
Микросхемы LM324 и такая же с буквой N имеют одинаковые физические и электрические характеристики. У многих производителей символы “-N” , в конце маркировки, указывает на пластиковый тип корпуса микросхемы — DIP14.
Следует также отметить, что фирмы-производители постоянно совершенствуют свою продукцию.
В настоящее время появились превосходящие по ряду функций модификации, например: LM324K, LM324KA с внутренней защитой от электрического разряда (HBM ESD); микромощные LP324 с током потребления 21 мкА; низковольтные LMV324, с напряжением питания от 2,7 В до 5,5 В; LPV324, изготавливаемые по технологии BiCMOS и током потребления 9 мкА и др. Усилители с символом «А» в маркировке, например “ LM324A-N ”, будут иметь лучшие характеристики по VIO по сравнению c другими (без «A»).
Аналог LM324
Список импортных аналогов LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, российские 1401УД2 и 435УД2.
Сфера применения
Наибольшую популярность LM324 нашел, с применением типовых схем отрицательной обратной связи.
Его применяют при создании различных многофункциональных устройств: интеграторах, дифференциаторах, демодуляторах, логарифмических усилителях, сумматорах, суммирующе-вычитающих устройств, амплитудных регуляторах, генераторах и др.
В связи с постоянным совершенствованием рассматриваемого устройства, появляются множество различных приборов использующих lm324, например:
- ИБП;
- схема датчика движения для освещения;
- схема терморегулятора инкубатора Нептун и дт.
Простая схема усилителя на LM324
Рассмотрим одну из простейших схем на LM324 с отрицательной обратной связью (ООС) -повторитель напряжения. Как правило, изучение темы по ОУ начинают с повторителя напряжения.
Эту схему еще называют усилитель у которого имеет коэффициент усиления по напряжению равен единице. В идеале это означает, что операционный усилитель не обеспечивает какого-либо усиления сигнала и напряжение выходного сигнала совпадает с входным.
То есть, если 5 В подается на вход операционного усилителя, то 5 В будет на его выходе.
Но это утверждение справедливо для идеального операционного усилителя, а не для рассматриваемого в статье LM324. Так как это не виртуальная, а реальная микросхема ее характеристики отличаются от идеальных. Рассмотрим график зависимости выходного напряжения от входного для lm324.
На графике, в области «A» показано изменение фазы на выходе. Такое может произойти при появлении отрицательного напряжения на входе микросхемы и может привести к нежелательным последствиям – выводу её из строя.
Так же, на графике видно, что напряжение на выходе усилителя растет с увеличением входного. Но оно не может расти бесконечно, и ограничено напряжением питания микросхемы 5 В и особенностями её работы.
Так, напряжения на входах незначительно разнятся, через них течёт небольшой по величине ток, поэтому напряжение на выходе будет немного отличаться от подаваемого. На графике, в области “С”, видно предельное выходное напряжение 3.
8 В для рассматриваемой схемы усиления, запитанной от 5 В.
На практике, повсеместно приходится работать с активными электронными компонентами, которые имеют достаточно слабый выходной ток. Например, такими как микрофон.
Подключение к нему элемента с маленьким сопротивлением приведет к снижению напряжения выходного сигнала, создаваемого с его помощью.
В таких случаях можно использовать повторитель напряжения, который имеет большое входное и низкое выходное сопротивление, соответственно не будет уменьшать или искажать подаваемый на вход сигнал.
Повторитель напряжения далеко не самая распространенная типовая схема применения для этой микросхемы. На основе данного ОУ создаются и продолжают совершенствоваться другие типовые решения, на основе которых работают современные электронные устройства.
Схема светодиодной мигалки на lm324
Данная схема довольно проста и позволяет достаточно плавно управлять включением и выключением светодиодов. Мигалка использует дополнительно два транзистора. Стоить обратить внимание что от емкости конденсатора C1 и базового сопротивления резистора R3 будет зависеть скорость переключения.
Безопасность при эксплуатации
Иногда, не все каналы lm324 используются в проекте. Если это так, то неиспользуемые должны быть подключены таким образом, чтобы не влиять на другие. Варианты подключения неиспользуемых каналов смотрите в даташите производителя.
При определенных условиях полярность выходного напряжения может стать инвертированной, что может повредить микросхему. Это характерно в схемах компаратора и повторителя напряжения.
Для того, чтобы избежать появление отрицательного напряжения (инверсии фазы) на входе, производители рекомендуют добавлять последовательно на неинвертирующий вход схемы резистор, который будет ограничивать входной ток до 1 мА и ниже.
Такая величина входного тока позволит снизит риск повреждения устройства.
Все входы операционных усилителей не должны быть подключены на землю на прямую. Всегда необходимо добавлять некоторое сопротивление, чтобы ограничить ток до 10 мА и меньше. Все входные контакты должны включать диод от входа до Gnd.
В схемах с двумя источниками питания, контакт Gnd будет отрицательным. Тем не менее, во время включения, выключения питания или случаях внезапной неисправности по напряжению, вывод Gnd может стать положительным.
Если это произойдет, то по заземленному входному контакту потечет большой ток, способный повредить микросхему.
Добавление последовательного резистора от 1 кОм до 10 кОм на входе может избавить ее от поломки.Не допускается подключение к источнику питания с обратной полярностью, так как lm324n может перегреться и выйти из строя.
Производители
- Ниже представлены даташит основных производителей lm324:
- Texas Instrument;
- ON Semicondactor;
- Rohm Semiconductor.
- Производитель российского аналога микросхемы Электроника и связь.
LM324: микросхемы, аналоги и характеристики
К операционным усилителям бюджетного спектра относятся микросхемы LM324. Они отличаются прямым дифференциальным входом, компенсацией внутренних частот при разовом усилении и невозможностью короткого замыкания.
Один корпус микросхемы состоит из 4 не связанных друг с другом усилителей. Они отличаются своими преимуществами относительно типовых вариантов устройств, которые используются в конструкциях однополярного питания. Работа ОУ LM324 возможна в спектре напряжения источника электроэнергии 3-32 В. Есть 2 вида корпусов для выпуска этой микросхемы — SOIC и DIP.
Какими характеристиками обладает операционный усилитель LM324
Источник электропитания устройства должен иметь напряжение:
- при наличии одного поля — от 3 до 32 В;
- 2 поля — 1,5 — 16 В.
Другие параметры:
- усиление неизменного напряжения — 100 Дб;
- внутренняя сила потребляемого тока — 700 мкА;
- сила тока смещения на входе при компенсации температур — 45 нА;
- напряжение смещения на входе — 2 мВ;
- разброс синфазных напряжений входа ключает “землю”;
- напряжение выхода — 1,5 В.
Показатели lm324 от различных производителей — чуть разнятся, так что, если вы планируете разрабатывать свои схемы, лучше внимательно прочитать технические документы на используемый прибор.
Характерные черты устройства lm324
Дифференциал напряжения на входе может достичь напряжения электропитания. У прибора нижний показатель спектра синфазного сигнала входа — меньше на 0,3 В. У входа и выхода предельный показатель равен 1,5 В.
Как работает устройство lm324n
Микросхема lm324n функционирует, благодаря находящимся внутри нее сразу 4 ОУ. У этих усилителей — общий источник электропитания. Они оснащены инвертирующими и не неинвертирующими входами, одним выходом. Возможно использование 1-полярного и 2-полярного источника.
Обратите внимание, как выглядит внутренняя схема операционного усилителя с однополярным. Она приведена в даташит к lm324n.
Обычно, в состав ОУ входит дифкаскад, промежуточные и выходные каскады.
Дифкаскад усиливает разность напряжений, поступающих на вход, и нейтрализует синфазные сигналы. Таким образом обеспечивается большое входное сопротивление.
Каскад выхода позволяет добиться небольшого выходного сопротивления, необходимой нагрузочной мощности, ограничить силу тока и предотвратить короткое замыкание.
Маркировка lm324n
Основу серии LM составляют интегральные микросхемы от производителя National Semiconductor. Эти две буквы обозначают линейность и монолитность (linear monolithic). Ими обозначают общие усилители без предъявления особых требований.
Число 324 обозначает номер серии микросхемы, буква “n” в конце свидетельствует о том, что производителем является National Semiconductor. Эта компания сохранила префикс LM для обозначения линеек своих изделий. Также она широко применяется другими изготовителями, выпускающими аналоги устройства.
У микросхем LM324 и lm324n — одни и те же физические электропараметры. Ряд производителей заканчивает маркировку буквой “n”, для обозначения корпусного материала. Им является пластик.
Уточним также, что изготовители предлагают все усилия для усовершенствования продукции. Поэтому сегодня возник ряд модификаций, которые по целому списку характеристик превзошли первоначальный вариант. К ним относятся:
- LPV324, выполненные на основе технологии BiCMOS с потреблением 9 мкА;
- LM324K, LM324KA с внутренним защитным элементом от электроразряда (HBM ESD);
- LP324 с минимальной мощностью и потреблением 21 мкА;
- LMV324, с минимальным напряжением электропитания в диапазоне 2,7 В — 5,5 В.
Если в маркировке усилителя есть буква “А”, значит, у них лучшие показатели напряжения. Один из таких примеров — LM324A-N.
Аналоги: чем заменить LM324
Существует 2 аналогичных по характеристикам российских устройства: 435УД2 и 1401УД2, и несколько зарубежных:
- ULN4336N;
- IR3702;
- LA6324;
- GL324;
- HA17324;
- TDB0124;
- NJM2902D;
- UA324;
- MB3614;
- SG324N;
- UA324;
- TA75902P.
Где применяется lm324n
Устройство так популярно благодаря использованию совместно с типовыми схемами обратной связи со знаком “-”. Оно актуально для изготовления разных приборов с большим количеством функций. Среди них:
- Логарифмические усилители.
- Дифференциаторы.
- Интеграторы.
- Сумматоры.
- Демодуляторы.
- Регуляторы амплитуды.
- Генераторы.
- Суммирующие и вычитающие устройства.
Прибор все время совершенствуют, создают новые конструкции, содержащие lm324. К ним относятся схемы двигательных датчиков освещения, терморегуляторов на инкубаторах, ИБП.
Как устроен усилитель lm324
Взгляните на простейшую схему прибора, который имеет обратную связь со знаком “минус”. Он именуется также повторителем напряжения и отличается усилительным коэффициентом напряжения, равным 1.
При идеальных условиях усилителем не может обеспечиваться усиление сигнала в любой степени, а напряжения на входе и выходе — совпадают. Иными словами, при подаче 5 В к входу ОУ, такой же показатель наблюдается у выхода.
Но найти идеальный усилитель крайне сложно. У настоящей микросхемы — немного другие показатели. На приведенном графике видно, как напряжение выхода зависит от той же характеристики на входе.
Область “А” демонстрирует, как меняется выходная фаза. Это возможно, когда возникает напряжение со знаком “минус” у входа. Результат будет негативным — устройство сломается. Кроме того, по графику заметен рост выходного напряжения усилителя, когда увеличивается входное.
Однако бесконечный рост напряжения невозможен, этот процесс ограничен напряжением электропитания устройства 5 В и его рабочей спецификой.
Поэтому входные напряжения реально отличаются, сквозь них протекает ток минимальной силы, так что выходное напряжение будет не таким, как при подаче.
На участке “С” графика заметен предел напряжения выхода, равный 3,9 В. При этом напряжение источника питания усилительной схемы равно 5 В.
Практика показывает, что большая часть электронных деталей обладает слабым током выхода. Это касается, к примеру, микрофона. Если к нему подключить деталь с низким сопротивлением, напряжение сигнала на выходе снизится.
В подобных ситуациях возможно применение повторителей с большим напряжением входа и малым — выхода. В итоге сигнал, который был подан на вход, не будет уменьшаться.
Распространение повторителя напряжения не так велико. Эта схема использования устройства — нетипична. ОУ используется при создании и усовершенствовании иных типовых решений, позволяющих работать современной электронике.
Как устроена светодиодная мигалка на основе lm324
Приведем простую схему, внутри которой происходит довольно плавное управление включением-выключением световых диодов. Мигалку оборудуют двумя дополнительными транзисторами. Имейте в виду: емкость конденсатора и основное сопротивление резистора напрямую влияют на быстроту переключений.
Кстати, на нашем сайте есть калькулятор цветовой маркировки резисторов.
Безопасное использование
Не каждый канал устройства — задействован в его работе. Те, которые не используются, нужно подключать без возможности влияния на остальные. Способы подключения не применяемых каналов указаны в даташит к устройству.
Есть условия, при которых выходное напряжение может стать инвертировано полярным, что вызывает поломку микросхемы. Это возможно в таких приборах, как компараторы и повторители напряжения.
Во избежание возникновения напряжения со знаком “минус”, то есть запуска инверсионной фазы у входа, изготовители советуют установить к входу резистор. Подключение должно быть последовательным. Резистор, в свою очередь, ограничивает ток входа до 1 мА.
Благодаря этой величине тока входа, снижается риск поломки прибора.
Например, при включении, выключении, либо внезапной неисправности устройства, возможно появление знака “+” на “земляном” выводе. В таком случае через заземленный входной контакт протекает ток большой силы, приводящий к повреждению микросхемы.
Если добавить последовательный резистор с сопротивлением 1-10 кОм при входе, это помогает предотвратить поломку. Недопустимо подключать устройство к источнику электроэнергии, имеющему обратную полярность. Возможен перегрев и поломка lm324n.
Высокоточный термометр на основе lm324n
Основу прибора составляет температурный датчик. В данном случае, он является стабилитроном LM113. Его подключают к плечу моста измерения с определенным сопротивлением.
Микросхема состоит из двух операционных усилителей. Они обеспечивают стабилитрон-измеритель постоянной силой тока. Это нужно для того, чтобы напряжение стабилитрона зависело только от температурных колебаний.
Выходное напряжение ОУ является опорным. Смена напряжения диода после применения ОУ приводит к появлению пропорционального потенциала выхода устройства.
Потенциометр помогает задать минимальную температуру. Ее индикатором является амперметр, где стрелка полностью отклоняется на 1 мА., отклонение резисторов составляет максимуму 1%, температур — 0, 1 градус.
Как изготовить простой металлоискатель на lm324n своими руками
Предлагаем вашему вниманию схему элементарного металлического детектора, который может собрать даже школьник. Отметим, что у него — довольно высокие показатели.
В основе конструкции — одна микросхема с 4-мя операционными усилителями. У нее — довольно высокая чувствительность за счет колебательного генераторного контура. Он, в свою очередь, собран по типовой схеме на основе транзистора (VT1).
Резистор (R1) напрямую влияет на глубину обратной связи. Генератор находится в особом режиме быстрой реакции на прочность контура колебаний. Он, в свою очередь, влияет на глубину обнаружения металлических предметов устройством.
Металлы не различаются по магнитным характеристикам, но и серьезных требований к катушкам в плане жесткости — нет. Главное — собрать ее правильно.
Стабильное напряжение, которое снимается с точки “А”, идет на 2-каскадный усилитель, состоящий из 2 ОУ. Они, в свою очередь, находятся в составе микросхемы.
Подключите конденсатор не к основному проводу, а к “+” питания, чтобы избежать связи в обратном направлении с этим знаком.
В конструкции нужно использовать 2 диода из кремния, где протекает небольшой обратный ток. Они помогают быстро восстанавливать режимы усилителя, если найдены крупные предметы из металла.
Металлоискатель необходимо настроить. Для этого нужно использовать не постоянный резистор, а переменный, сопротивление которого равно 10 кОм. Положение его движка должно соответствовать наибольшему сопротивлению. Если оно уменьшается, то же самое происходит с напряжением в точке “А”.
В определенное время этот процесс остановится, начнется, наоборот, увеличение. Нужно запомнить, когда будет достигнут минимум напряжения в этой точки, узнать, какое при этом сопротивление у переменного резистора и в обязательном порядке установить постоянный, с таким же показателем.
Генератор должен находиться на обособленной плате, рядом с катушкой и состоять только из прецизионных деталей.
Не важно, каково устройство транзистора, он может быть германиевый с небольшим усилением, либо иметь переходы p-n-p. Подберите конденсатор, согласно уровню чувствительности контура, с емкостью от 5 до 20 нФ.
Возможен положительный результат при подключении одного из конденсаторов к основному проводу, а не обмотке.
Приобрести операционный усилитель LM324 можно по ссылке на AliExpress.
И еще классное видео в котором показывается как сделать блок питания на LM324 и КТ825 с регулятором тока:
Загрузка...
