Amatørradiokretser for LM 324. Operasjonsforsterker LM324

Mikrokrets serie LM324 er en rimelig operasjonsforsterker med direkte differensiell inngang, intra-frekvens enhetsforsterkningskompensasjon og kortslutningsbeskyttelse.

Ett mikrokretshus inneholder fire operasjonsforsterkere uavhengig av hverandre. De har en rekke ubestridelige fordeler i forhold til standard operasjonsforsterkere som brukes i enkeltforsyningskretser. LM324 op-amp fungerer godt i et bredt spekter av forsyningsspenninger: fra 3 V til 32 V. Mikrokretsen er produsert i SOIC- og DIP-pakker.

Tekniske data for LM324 operasjonsforsterker

Forsyningsspenningen:
- unipolar: 3...32 V.
- bipolar: 1,5...16 V.
DC spenningsforsterkning: 100 dB.
Eget strømforbruk: 700 µA.
Inngangsforspenningsstrøm (temperaturkompensert): 45 nA.
Input offset spenning: 2 mV.
Inngangsspenningsområdet for fellesmodus inneholder jord.
Differensialinngangsspenningsområdet når forsyningsspenningen.
Utgangsspenning: fra 0 til Upit. – 1,5 V.

Op-amp struktur

LM324 Pin Tilordning

Dimensjoner på operasjonsforsterkeren

Analoger av LM324

Nedenfor er en liste over utenlandske og innenlandske analoger av LM324:

ULN4336N
GL324
LA6324
IR3702
HA17324
MB3614
NJM2902D
SG324N
TDB0124
UA324
TA75902P
1401UD2 (ekvivalent innenlands)
1435UD2 (ekvivalent innenlands)

LM324 koblingsskjema

AC inverterende forsterker

I denne versjonen av forsterkeren vil forsterkningen være lik: k = - R3/R1

Ikke-inverterende AC-forsterker

Forsterkningen til denne typen forsterker beregnes ved å bruke følgende formel: k = 1 + R4/R1

Ikke-inverterende DC-forsterker

Forsterkningen er: k = 1 + R3/R2

Toppdetektor på LM324

Toppdetektorer brukes til å registrere maksimal signalverdi over en viss tidsperiode.

Komparator på LM324 med hysterese

Forskjellen i inngangsspenningsverdier der utgangen bytter (hysterese) fra en tilstand til en annen, beregnes ved å bruke følgende formel: H = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)

Noen enkle eksempler på bruk av LM324 op-amp

LED-indikator for akustisk signal på LM324

Det lavfrekvente signalet fra forsterkerutgangen mates til de inverterende inngangene til alle LM324 operasjonsforsterkere. Deres direkte innganger er koblet til en krets med konstante motstander R2…R9. Ved hjelp av en variabel motstand kan du stille inn ønsket følsomhet for LED-indikatoren. Motstandene R12…R19 begrenser den maksimale strømmen som flyter gjennom LED-ene.

er rimelige operasjonsforsterkere med direkte differensiell inngang, intra-frekvens enhetsforsterkningskompensasjon og kortslutningsbeskyttelse.

Tekniske data for LM324 operasjonsforsterker

Forsyningsspenningen:
- unipolar: 3…32 V.
- bipolar: 1,5…16 V.
DC spenningsforsterkning: 100 dB.
Eget strømforbruk: 700 µA.
Inngangsforspenningsstrøm (temperaturkompensert): 45 nA.
Input offset spenning: 2 mV.
Inngangsspenningsområdet for fellesmodus inneholder jord.
Differensialinngangsspenningsområdet når forsyningsspenningen.
Utgangsspenning: fra 0 til Upit. – 1,5 V.

Op-amp struktur

Pin oppgave

Analoger av LM324

Liste over utenlandske og innenlandske analoger av LM324:

ULN4336N
GL324
LA6324
IR3702
HA17324
MB3614
NJM2902D
SG324N
TDB0124
UA324
TA75902P
1401UD2 (ekvivalent innenlands)
1435UD2 (ekvivalent innenlands)

LM324 koblingsskjema

AC inverterende forsterker

I denne versjonen av forsterkeren vil forsterkningen være lik: k = - R3/R1

Ikke-inverterende AC-forsterker

Forsterkningen til denne typen forsterker beregnes ved å bruke følgende formel: k = 1 + R4/R1

Ikke-inverterende DC-forsterker

Forsterkningen er: k = 1 + R3/R2

Toppdetektor på LM324

Toppdetektorer brukes til å registrere maksimal signalverdi over en viss tidsperiode

Komparator på LM324 med hysterese

Forskjellen i inngangsspenningsverdier der komparatorutgangen bytter (hysterese) fra en tilstand til en annen, beregnes ved å bruke følgende formel: H = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)

Eksempler på bruk av LM324 operasjonsforsterker

LED-indikator for akustisk signal på LM324

Det lavfrekvente signalet fra forsterkerutgangen mates til de inverterende inngangene til alle LM324 operasjonsforsterkere. Deres direkte innganger er koblet til en spenningsdeler konstruert av en kjede av faste motstander R2…R9. Ved hjelp av en variabel motstand kan du stille inn ønsket følsomhet for LED-indikatoren. Motstandene R12…R19 begrenser den maksimale strømmen som flyter gjennom LED-ene.

Enkel LED-blinklys basert på LM324 op-amp

Kretsen lar deg slå på og av lysdiodene jevnt. LED-blinken er bygget på en LM324 operasjonsforsterker og to transistorer med ulik konduktivitet. Byttehastigheten til LED-ene avhenger av motstanden til motstanden R3 og kapasitansen til kondensatoren C1.

LM324-mikrokretsen består av fire identiske operasjonsforsterkere (op-amps) satt sammen i en enkelt pakke, som opererer fra en enkelt strømkilde over et bredt spenningsområde. Hver opamp inkluderer et inngangsdifferensialtrinn, kortslutningsbeskyttelse og intern frekvenskorrigering ved enhetsforsterkning.

Egenskapene og lave kostnadene til denne enheten sikrer utbredt bruk i amatørradiokretser og industriell elektronikk. Den er ideell for bruk i kompakte, bærbare elektroniske enheter.

Den produseres i DIP-type pakker: plast CDIP, keramisk PDIP eller SO-type for overflatemontering: SOIC, TSSOP. Strukturelt har enheten 14 pinner. Derfor finnes i noen tekniske beskrivelser betegnelsen DIP-14 eller SO-14.

Tildelingen av pinner for forskjellige tilfeller er identisk: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 - innganger, 1,7,8,14 - utgang, 4 - pluss strømforsyning, 11 - minus strømforsyning.

Spesifikasjoner

Forsyningsspenningsområde U-forsyning. (V cc): unipolar kilde: +3…30 V, bipolar kilde: ±1,5…±15 V (V);
Differensiell inngangsspenning Udif.(V IDR): 32 V (V);
Inngang ref. Uin. (V ICR) fra -0,3...32 V (V);
Inngangsstrøm I ICR (med negativ V ICR) 5 mA (mA);
Inngangsstrøm I ICR (med positiv V ICR) 0,4 mA (mA);

Elektriske parametere(ved U-tilførsel +5 V og TA +25 °C):

Inngangsspenning Ucm (V IO) fra 2...7 mV (mV);
Inngangsforspenningsstrøm Iin (I IB) fra 45...100 nA (nA);
Utgangslur. Uut. (Vout): fra 0... Upit. – 1,5 V (V);
Forsterkning (K): 100 dB;
Båndbredde (f) 1 MHz;
Strømforbruk uten belastning I potten. (I CC): ikke mer enn 700 µA (µA);
Inngangsstrømforskjell (skiftstrøm) Isdv. (IIO) fra 5...30 nA (nA);
Effekttap P P max (P tod) avhenger av type hus: PDIP 1130 mV (mW); CDIP 1260 mV(mW); SOIC 800 mW.
Omgivelsestemperaturområde T A: 0…+70°C;
Lagringstemperatur T lagring (T str): -65... +150 °C.

Parametrene til lm324 fra forskjellige selskaper skiller seg litt fra hverandre, så når du utvikler kretsene dine, anbefales det at du gjør deg kjent med den offisielle tekniske dokumentasjonen for enheten som brukes fra en bestemt produsent.

Egendommer.

Differensialinngangsspenningsområdet når forsyningsspenningen. For lm324 er den nedre grensen for inngangs common-mode-området 0,3 V lavere enn V-, og utgangsspenningssvingningen er begrenset under av V-. Både innganger og utganger har en grenseverdi på 1,5V mindre enn V+.

Enhetsforsterkningsfrekvensen fi (fra 100 KHz til 30 MHz), er frekvensen der forsterkningen til mikrokretsen (K) blir lik enhet (0 dB).

Har intern frekvensutjevning for enhetsforsterkning.

Inngangsspenningsområdet for fellesmodus inkluderer jord.

Kortslutningsvarigheten T kortslutning (Tsc) ved utgangen er ubegrenset.

Arbeidsbeskrivelse

Driften av lm324n-mikrokretsen er basert på samtidig funksjon av fire op-forsterkere inne i den. Alle forsterkere får strøm fra samme strømkilde, har inverterende og ikke-inverterende innganger og samme utgang. Strømkilden kan være unipolar eller bipolar.

La oss se på den interne kretsen til en av enkeltforsyningsforsterkerne. La oss ta det direkte fra dataarket for LM324.

Funksjonelt består hver operasjonsforsterker av: et differensialtrinn, samt mellom- og utgangsforsterkningstrinn.

Differensialkaskaden utfører funksjonene for å forsterke forskjellen mellom spenningene som leveres til inngangen (V + og V -) og nøytralisere common-mode signaler. Gir høy inngangsmotstand.

Mellomtrinnet gir balansering av opampen (sett utgangen til null spenning når inngangene er lukket), matching av motstandene til differensial- og utgangstrinnene, samt frekvenskorreksjon (beskyttelse mot selveksitasjon).

Utgangstrinnet gir lav utgangsimpedans, belastningseffektbehov, strømbegrensning og kortslutningsbeskyttelse.

Merking

LM-serien er basert på integrerte kretser produsert av National Semiconductor. Prefikset LM betydde opprinnelig lineær monolitisk (lineær, monolittisk) og ble brukt til å betegne forsterkere for generell bruk (General Purpose) som det ikke var strenge krav til. Tallene "324" indikerer serienummeret til brikken. "-N" på slutten av serienummeret angir enheter kjøpt av Texas Instruments fra National Semiconductor. I september 2011 ble National Semiconductor overtatt av Texas Instruments, som ikke endret LM-prefikset på produktene sine. Derfor er LM-merkingen for øyeblikket Texas Instruments-produsentkoden, men den er mye brukt av andre produsenter når de slipper analogene til denne brikken.

LM324 mikrokretser og den samme med bokstaven N har de samme fysiske og elektriske egenskapene. For mange produsenter indikerer symbolene "-N" på slutten av merkingen plasttypen til mikrokretshuset - DIP14.

Det bør også bemerkes at produksjonsbedrifter stadig forbedrer produktene sine. For tiden har modifikasjoner som er overlegne i en rekke funksjoner dukket opp, for eksempel: LM324K, LM324KA med intern beskyttelse mot elektrisk utladning (HBM ESD); micropower LP324 med strømforbruk på 21 μA; lavspent LMV324, med forsyningsspenning fra 2,7 V til 5,5 V; LPV324, produsert ved hjelp av BiCMOS-teknologi og et strømforbruk på 9 µA osv. Forsterkere med symbolet “A” i merket, for eksempel “LM324A-N”, vil ha bedre V IO-egenskaper sammenlignet med andre (uten “A”) .

Analog LM324

Liste over importerte analoger av LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, 5UD21 og 4UD221.

Anvendelsesområde

LM324 fant sin største popularitet ved å bruke standard negative tilbakemeldingskretser. Den brukes til å lage ulike multifunksjonelle enheter: integratorer, differensiatorer, demodulatorer, logaritmiske forsterkere, addere, addisjons-subtraherende enheter, amplituderegulatorer, generatorer, etc. På grunn av den konstante forbedringen av den aktuelle enheten bruker mange forskjellige enheter lm324 vises, for eksempel:

bevegelsessensorkrets for belysning;
Neptune inkubator termostatdiagram, etc.

Enkel forsterkerkrets med LM324

La oss vurdere en av de enkleste kretsene på LM324 med negativ tilbakemelding (NFB) - en spenningsfølger. Som regel begynner å studere et emne om op-amps med en spenningsfølger. Denne kretsen kalles også en forsterker hvis spenningsforsterkning er lik enhet. Ideelt sett betyr dette at op-ampen ikke gir noen signalforsterkning og utgangsspenningen er den samme som inngangen. Det vil si at hvis 5 V leveres til inngangen til op-ampen, vil 5 V være på utgangen.

Men denne uttalelsen gjelder for en ideell operasjonsforsterker, og ikke for LM324 som er omtalt i artikkelen. Siden dette ikke er en virtuell, men en ekte mikrokrets, skiller dens egenskaper seg fra ideelle. La oss se på grafen for utgangsspenning versus inngangsspenning for lm324.

På grafen viser område "A" faseendringen ved utgangen. Dette kan skje når en negativ spenning vises ved inngangen til mikrokretsen og kan føre til uønskede konsekvenser - dens feil.

Grafen viser også at spenningen ved utgangen til forsterkeren øker med økende inngang. Men den kan ikke vokse på ubestemt tid, og er begrenset av 5 V-forsyningsspenningen til mikrokretsen og funksjonene til dens drift. Dermed varierer spenningene ved inngangene litt, en liten strøm flyter gjennom dem, så utgangsspenningen vil avvike litt fra den som følger med. På grafen, i området "C", kan du se maksimal utgangsspenning på 3,8 V for den aktuelle forsterkerkretsen, drevet fra 5 V.

I praksis må man overalt jobbe med aktive elektroniske komponenter som har en ganske svak utgangsstrøm. For eksempel, for eksempel en mikrofon. Å koble et element med lav motstand til det vil redusere spenningen til utgangssignalet som er opprettet med dets hjelp. I slike tilfeller kan du bruke en spenningsfølger, som har høy inngang og lav utgangsimpedans, og derfor ikke vil redusere eller forvrenge signalet som leveres til inngangen.

En spenningsfølger er langt fra den vanligste typiske applikasjonen for denne mikrokretsen. Basert på denne op-ampen opprettes andre standardløsninger og fortsetter å bli forbedret, på grunnlag av hvilke moderne elektroniske enheter fungerer.

LED-blinkkrets på lm324

Denne kretsen er ganske enkel og lar deg kontrollere lysdiodene på og av ganske jevnt. Blinkeren bruker ytterligere to transistorer. Det er verdt å merke seg at koblingshastigheten vil avhenge av kapasitansen til kondensatoren C1 og basismotstanden til motstanden R3.

Driftssikkerhet

Noen ganger brukes ikke alle lm324-kanaler i et prosjekt. Hvis dette er tilfelle, bør de ubrukte kobles sammen på en slik måte at de ikke påvirker de andre. Se produsentens datablad for alternativer for å koble til ubrukte kanaler.

Under visse forhold kan polariteten til utgangsspenningen bli invertert, noe som kan skade brikken. Dette er typisk i komparator- og spenningsfølgerkretser. For å unngå utseendet til negativ spenning (faseinversjon) ved inngangen, anbefaler produsenter å legge til en motstand i serie til den ikke-inverterende inngangen til kretsen, noe som vil begrense inngangsstrømmen til 1 mA eller lavere. Denne mengden inngangsstrøm vil redusere risikoen for skade på enheten.

Alle op amp innganger bør ikke kobles direkte til jord. Det er alltid nødvendig å legge til litt motstand for å begrense strømmen til 10 mA eller mindre. Alle inngangsstifter må inkludere en diode fra inngang til Gnd. I kretser med to strømforsyninger vil Gnd-pinnen være negativ. Imidlertid kan Gnd-pinnen bli positiv under på-, av- eller når det oppstår en plutselig spenningsfeil. Hvis dette skjer, vil det flyte en stor strøm gjennom den jordede inngangspinnen, noe som kan skade brikken.

Å legge til en seriemotstand fra 1 kOhm til 10 kOhm ved inngangen kan forhindre at den går i stykker. Ikke koble til en strømkilde med motsatt polaritet, da lm324n kan overopphetes og svikte.

Produsenter

Nedenfor er databladene til de viktigste lm324-produsentene.