经典双运算放大器LM358

前言

LM358双运放有几十年的历史了吧？通用运放，很常用，搞电路的避免不了接触运放，怎么选择运放，是工程师关心的问题吧？
从本文开始，将陆续发一些常用的运放，大家选型可以参考，运放成千上万，做这个很耗费时间，可能需要数月才能形成一个较有价值的文档，感兴趣的可以关注下。随着运放的介绍，在每个运放的头部更新该文件，数月后再发一个运放比较文件。
其中价格为参考价格，来源某创批量价格，少量采购会高于这个参考价格。

LM358 SOP8封装的外观和丝印

运放比较表

型号	电源范围	输入电压	输出电压	失调电压	静态电流	输入偏置电流	带宽	速率	通道数	价格
PART	VCC	VinCM	Vout	Vos	Iq	ib	UGBW	SR	通道数	价格
LM324-ST	+3 V to +30 V	0至 VCC–1.5V	20mV-3.5V@VCC=5V	5 mV max	375 µA	20 nA	1.3 MHz	0.4V/µs@典型值	4	0.41
LM358(CJ)	3-32V	V-至 VCC–1.5V	20mV-4V@VCC=5V	±2.0mV典型	1.2mA	±250nA	1M	0.4V/µs	2	0.3
TLV6741	1.8V 至 5.5V	Vee至 VCC–1.2V	轨至轨	150µV	890µA/通道	Ib 10pA	10MHz	4.75V/µs	通道数 1

1 引言

LM358 运算放大器
LM358 是一款行业标准运算放大器。它由两个独立的运算放大器组成，每个放大器都具有高增益和低功耗特性。LM358 相当于 LM324 的一半。
LM358 可以在低至 3.0V 或高达 32V 的电源电压下运行，并支持使用单电源或双电源供电。
因此，LM358 被广泛用于各种应用电路中，例如音频放大器、直流增益组件和常规运算放大器电路。

3 产品特点

电源范围：
-单电源：3.0 至 32V
-双电源：±1.5 至 ±16V
内置两个独立的运算放大器：
-相当于 LM324 的二分之一
-静态电流为500μA/通道
输入失调电压：5mV（最大值，25°C）
低偏置电流：45nA（典型值，25°C）
单位增益带宽：1.0MHz（典型值）
内部频率补偿，用于单位增益
共模输入电压范围
包括地面

4 应用

计算机和主板
家用电器
逆变电路
电机控制
多功能打印机
电源和便携式充电器
不间断电源 （UPS）

5 引脚配置和可订购信息

图 5-1。LM358 引脚图

名字	LM358	I/O	描述
OUT1	1	O	运算放大器的输出 1
IN1-	2	I	运算放大器 1 的负输入。
IN1+	3	I	运算放大器 1 的正输入。
V-	4	-	单电源为负（最低）电源或接地。
IN2+	5	I	运算放大器的正输入 2.
IN2-	6	I	运算放大器的负输入 2.
OUT2	7	O	运算放大器的输出 2.
V+	8	-	正（最高）供应。

7 详细说明

7.1 描述
LM358 由两个高增益、低功耗运算放大器组成，可由单电源或双电源供电。VS 应至少比输入共模电压高 1.5V。低电源电流与电源电压无关。LM358 可直接由数字系统中使用的标准 5V 电源供电，无需额外的 ± 5V 电源。
7.2 代表性原理图

8 应用与实施

8.1 典型应用电路
LM358 由两个独立的高增益运算放大器组成，支持使用单电源或双电源。最大电源电压VS可达32V，功耗电流低。
因此，LM358 被广泛用于各种运算放大器电路中。

基本电路

图 8-1 显示了 LM358 的典型应用，其中正电压 VIN 从 IN 输入，然后在通过电路后从 OUT 输出。OUT的输出电压VOUT与VIN的极性相反。此时，输出电压与输入电压之比就是增益AV。它们之间的关系由以下等式表示：
$$\frac{V_{IN}}{R_I}=\frac{-V_{out}}{R_F}$$
$$A_V=\frac{V_{OUT}}{V_{IN}}=-\frac{R_F}{R_I}$$
一旦确定了电路设计所需的增益，就可以根据上述公式为RI和RF选择一个值。建议使用千欧姆级电阻器来减少设备在电路使用中消耗的电流。

图 8-1。运放基本电路

电源

LM358 可以由单电源或双电源供电，如图 8-2 和 8-3 所示。建议使用0.1μF旁路电容，并将其放置在电源引脚附近，以减少高阻抗电源耦合中的噪声或误差。有关更多信息，请参阅布局指南。

8.2 布局准则

LM358广泛用于各种运算放大器电路。在电路设计和PCB布局中应注意以下几点，以帮助器件获得最佳的运行性能：
1.信号传输走线应尽可能远离电源走线，以减少寄生耦合。建议信号走线与电源线保持至少 5 毫米的距离。如果电路的布局不允许这样做，最好将这些走线垂直布置，以尽可能避免彼此平行;
2.电源走线的长度应尽可能短，并适当旁路电源，以减少电流变化引起的电源干扰，例如在驱动交流信号到重负载时;
3.建议在每个电源引脚（单电源为V+，双电源为V+和V-）与地之间使用旁路电容，以减少通过电源引脚和运算放大器传递到整个电路的耦合噪声。建议使用低ESR、0.1μF的陶瓷旁路电容，并确保它们放置在尽可能靠近器件相应引脚的位置;
4. 外部元件应尽可能靠近设备放置，并使 RI 和 RF 靠近输入可以最大限度地减少寄生电容。
5.模拟接地和数字接地应物理上分开。将电路的模拟部分和数字部分分别接地是一种非常简单但有效的噪声抑制方法。在设计和布置多层PCB电路时，可以将一层或多层专用于接地层，这可以降低EMI噪声并帮助在电路板上分配适当的热量;
6.确保印刷电路板的表面清洁无潮。使用表面涂层可防止湿气积聚，并有助于降低印刷电路板上的寄生电阻。考虑在关键走线周围为驱动器设置一个低阻抗保护环（如图 8-11 所示）。保护环可以显著降低附近走线在不同电位下的泄漏电流。