324-Pin-Spannungschip. Operationsverstärker LM324

Abschnitte der Website

Die Wahl des Herausgebers:

Die Mikroschaltung LM324 besteht aus vier identischen Operationsverstärkern (Operationsverstärkern), die in einem einzigen Gehäuse zusammengefasst sind und über einen weiten Spannungsbereich mit einer einzigen Stromquelle betrieben werden. Jeder Operationsverstärker verfügt über eine Eingangsdifferenzstufe, einen Kurzschlussschutz und eine interne Frequenzkorrektur bei Verstärkung eins.

Die Eigenschaften und die geringen Kosten dieses Geräts gewährleisten seinen weit verbreiteten Einsatz in Amateurfunkschaltungen und in der Industrieelektronik. Es ist ideal für den Einsatz in kompakten, tragbaren elektronischen Geräten.

Es wird in DIP-Gehäusen hergestellt: Kunststoff-CDIP, Keramik-PDIP oder SO-Gehäuse für Oberflächenmontage: SOIC, TSSOP. Strukturell verfügt das Gerät über 14 Pins. Daher in einigen technische Beschreibungen findet sich die Bezeichnung DIP-14 bzw. SO-14.

Die Belegung der Pins für verschiedene Fälle ist identisch: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 – Eingänge, 1,7,8,14 – Ausgang, 4 – Plus-Stromversorgung, 11 – Minus-Stromversorgung.

Technische Eigenschaften

Versorgungsspannungsbereich U Versorgung. (V cc): unipolare Quelle: +3…30 V, bipolare Quelle: ±1,5…±15 V (V);
Differenzeingangsspannung Udif.(V IDR): 32 V (V);
Eingabereferenz. Uin. (V ICR) von -0,3…32 V (V);
Eingangsstrom I ICR (mit negativem V ICR) 5 mA (mA);
Eingangsstrom I ICR (mit positivem V ICR) 0,4 mA (mA);

Elektrische Parameter(bei U-Versorgung +5 V und T A +25 °C):

Eingangsvorspannung Ucm (V IO) von 2...7 mV (mV);
Eingangsruhestrom Iin. (I IB) von 45...100 nA (nA);
Ausgang Nickerchen. Uout. (Vout): von 0… Upit. – 1,5 V (V);
Verstärkung (K): 100 dB;
Bandbreite (f) 1 MHz;
Stromaufnahme ohne Last I Pot. (I CC): nicht mehr als 700 µA (µA);
Eingangsstromdifferenz (Schiebestrom) Isdv. (I IO) von 5...30 nA (nA);
Verlustleistung P P max (P tod) abhängig vom Gehäusetyp: PDIP 1130 mV (mW); CDIP 1260 mV(mW); SOIC 800 mW.
Umgebungstemperaturbereich T A: 0…+70°C;
Lagertemperatur T Lagerung (T str): -65… +150 °C.

Die Parameter von lm324 verschiedener Unternehmen unterscheiden sich geringfügig voneinander. Daher wird empfohlen, sich bei der Entwicklung Ihrer Schaltungen mit der offiziellen technischen Dokumentation des verwendeten Geräts eines bestimmten Herstellers vertraut zu machen.

Besonderheiten.

Der Dreicht bis zur Versorgungsspannung. Für lm324 liegt die untere Grenze des Eingangs-Gleichtaktbereichs um 0,3 V niedriger als V – und der Ausgangsspannungshub ist unten durch V – begrenzt. Sowohl Ein- als auch Ausgänge haben einen Grenzwert von 1,5 V weniger als V+.

Die Einheitsverstärkungsfrequenz fi (von 100 KHz bis 30 MHz), das ist die Frequenz, bei der die Verstärkung der Mikroschaltung (K) gleich Eins (0 dB) wird.

Verfügt über einen internen Frequenzausgleich für Einheitsverstärkung.

Der Eingangs-Gleichtaktspannungsbereich umfasst Masse.

Dauer Kurzschluss Tc (Tsc) am Ausgang ist unbegrenzt.

Arbeitsbeschreibung

Der Betrieb der lm324n-Mikroschaltung basiert auf dem gleichzeitigen Betrieb von vier darin enthaltenen Operationsverstärkern. Alle Verstärker werden von derselben Stromquelle gespeist, verfügen über invertierende und nichtinvertierende Eingänge und den gleichen Ausgang. Die Stromquelle kann unipolar oder bipolar sein.

Schauen wir uns den internen Schaltkreis eines der Operationsverstärker mit Einzelversorgung an. Nehmen wir es direkt aus dem Datenblatt für LM324.

Funktionell besteht jeder Operationsverstärker aus: einer Differenzstufe sowie Zwischen- und Ausgangsverstärkungsstufen.

Die Differentialkaskade übernimmt die Funktion, die Differenz zwischen den am Eingang zugeführten Spannungen (V+ und V-) zu verstärken und Gleichtaktsignale zu neutralisieren. Bietet einen hohen Eingangswiderstand.

Die Zwischenstufe sorgt für den Abgleich des Operationsverstärkers (Setzen des Ausgangs auf Nullspannung, wenn die Eingänge geschlossen sind), die Anpassung der Widerstände der Differenz- und Ausgangsstufen sowie für die Frequenzkorrektur (Schutz vor Selbsterregung).

Die Ausgangsstufe bietet eine niedrige Ausgangsimpedanz, einen niedrigen Laststrombedarf, eine Strombegrenzung und einen Kurzschlussschutz.

Markierung

Die LM-Serie basiert auf integrierten Schaltkreisen von National Semiconductor. Das Präfix LM bedeutete ursprünglich linear monolithisch (linear, monolithisch) und wurde zur Bezeichnung von Allzweckverstärkern (General Purpose) verwendet, für die keine strengen Anforderungen galten. Die Zahlen „324“ geben an Seriennummer Mikroschaltungen. Das „-N“ am Ende der Seriennummer kennzeichnet Geräte, die Texas Instruments von National Semiconductor gekauft hat. Im September 2011 wurde National Semiconductor von Texas Instruments übernommen, das das LM-Präfix seiner Produkte nicht änderte. Daher ist die LM-Kennzeichnung derzeit der Herstellercode von Texas Instruments, wird jedoch häufig von anderen Herstellern verwendet, wenn sie ihre Analoga dieses Chips herausbringen.

LM324-Mikroschaltungen und dieselben mit dem Buchstaben N haben die gleichen physikalischen und elektrischen Eigenschaften. Bei vielen Herstellern geben die Symbole „-N“ am Ende der Kennzeichnung den Kunststofftyp des Mikroschaltungsgehäuses an – DIP14.

Es ist auch zu beachten, dass produzierende Unternehmen ihre Produkte ständig verbessern. Derzeit sind Modifikationen erschienen, die in einer Reihe von Funktionen überlegen sind, zum Beispiel: LM324K, LM324KA mit internem Schutz gegen elektrische Entladung (HBM ESD); Micropower LP324 mit einem Stromverbrauch von 21 μA; Niederspannungs-LMV324, mit Versorgungsspannung von 2,7 V bis 5,5 V; LPV324, hergestellt in BiCMOS-Technologie und einem Stromverbrauch von 9 µA usw. Verstärker mit dem Symbol „A“ in der Kennzeichnung, zum Beispiel „LM324A-N“, haben beste Eigenschaften von V IO im Vergleich zu anderen (ohne „A“).

Analog LM324

Liste der importierten Analoga von LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, Russisch 1401UD2 und 435UD2.

Geltungsbereich

Seine größte Popularität erlangte der LM324 mit standardmäßigen Gegenkopplungsschaltungen. Es wird bei der Erstellung verschiedener multifunktionaler Geräte verwendet: Integratoren, Differenzierer, Demodulatoren, logarithmische Verstärker, Addierer, Addierer und Subtrahierer, Amplitudenregler, Generatoren usw. Aufgrund der ständigen Verbesserung des betreffenden Geräts verwenden viele verschiedene Geräte lm324 auftreten, zum Beispiel:

Bewegungssensorschaltung für Beleuchtung;
Neptune-Inkubator-Thermostatdiagramm usw.

Einfache Verstärkerschaltung mit LM324

Betrachten wir eine der einfachsten Schaltungen auf LM324 mit Minus Rückmeldung(OOS) - Spannungsverstärker. In der Regel beginnt das Studium eines Themas zu Operationsverstärkern mit einem Spannungsfolger. Diese Schaltung wird auch als Verstärker bezeichnet, dessen Spannungsverstärkung gleich eins ist. Im Idealfall bedeutet dies, dass der Operationsverstärker keine Signalverstärkung liefert und die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung übereinstimmt. Das heißt, wenn am Eingang des Operationsverstärkers 5 V angelegt werden, liegen an seinem Ausgang 5 V an.

Diese Aussage gilt jedoch für einen idealen Operationsverstärker und nicht für den im Artikel diskutierten LM324. Da es sich nicht um eine virtuelle, sondern um eine reale Mikroschaltung handelt, weichen ihre Eigenschaften von den idealen ab. Schauen wir uns das Diagramm der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung für lm324 an.

Im Diagramm zeigt Bereich „A“ die Phasenänderung am Ausgang. Dies kann passieren, wenn am Eingang der Mikroschaltung eine negative Spannung auftritt, und kann zu unerwünschten Folgen führen - ihrem Ausfall.

Außerdem zeigt die Grafik, dass die Spannung am Ausgang des Verstärkers mit steigendem Eingang zunimmt. Es kann jedoch nicht unbegrenzt wachsen und ist durch die 5-V-Versorgungsspannung der Mikroschaltung und die Merkmale ihres Betriebs begrenzt. Dadurch variieren die Spannungen an den Eingängen geringfügig, es fließt ein kleiner Strom durch sie, sodass die Ausgangsspannung geringfügig von der zugeführten Spannung abweicht. In der Grafik sehen Sie im Bereich „C“ die maximale Ausgangsspannung von 3,8 V für die jeweilige Verstärkerschaltung, versorgt mit 5 V.

In der Praxis muss man überall mit aktiven elektronischen Bauteilen arbeiten, die einen relativ schwachen Ausgangsstrom haben. Zum Beispiel ein Mikrofon. Durch den Anschluss eines Elements mit niedrigem Widerstand wird die Spannung des damit erzeugten Ausgangssignals verringert. In solchen Fällen können Sie einen Spannungsfolger verwenden, der über eine hohe Eingangs- und eine niedrige Ausgangsimpedanz verfügt und daher das am Eingang zugeführte Signal nicht verringert oder verzerrt.

Spannungsverstärker sind bei weitem nicht die häufigste typisches Diagramm Anwendungen für diesen Chip. Auf Basis dieses Operationsverstärkers werden weitere Standardlösungen geschaffen und weiter verbessert, auf deren Grundlage moderne elektronische Geräte arbeiten.

LED-Blinkerschaltung am lm324

Diese Schaltung ist recht einfach und ermöglicht es Ihnen, die LEDs ganz reibungslos ein- und auszuschalten. Der Blinker nutzt zusätzlich zwei Transistoren. Es ist zu beachten, dass die Schaltgeschwindigkeit von der Kapazität des Kondensators C1 und dem Basiswiderstand des Widerstands R3 abhängt.

Betriebssicherheit

Manchmal werden nicht alle lm324-Kanäle in einem Projekt verwendet. Wenn dies der Fall ist, sollten die nicht verwendeten so angeschlossen werden, dass sie die anderen nicht beeinträchtigen. Optionen zum Anschließen ungenutzter Kanäle finden Sie im Datenblatt des Herstellers.

Unter bestimmten Bedingungen kann sich die Polarität der Ausgangsspannung vertauschen, was zu Schäden am Chip führen kann. Dies ist typisch für Komparator- und Spannungsfolgerschaltungen. Um das Auftreten einer negativen Spannung (Phasenumkehr) am Eingang zu vermeiden, empfehlen die Hersteller, einen Widerstand in Reihe zum nichtinvertierenden Eingang der Schaltung hinzuzufügen, der den Eingangsstrom auf 1 mA oder weniger begrenzt. Dieser Eingangsstrom verringert das Risiko einer Beschädigung des Geräts.

Alle Operationsverstärkereingänge sollten nicht direkt mit Masse verbunden werden. Es ist immer notwendig, einen Widerstand hinzuzufügen, um den Strom auf 10 mA oder weniger zu begrenzen. Alle Eingangspins müssen eine Diode vom Eingang zum GND enthalten. In Schaltkreisen mit zwei Netzteilen ist der Gnd-Pin negativ. Beim Ein- und Ausschalten oder bei einem plötzlichen Spannungsfehler kann der Gnd-Pin jedoch positiv werden. In diesem Fall fließt ein großer Strom durch den geerdeten Eingangspin, der den Chip beschädigen kann.

Durch Hinzufügen eines Reihenwiderstands von 1 kOhm bis 10 kOhm am Eingang kann verhindert werden, dass dieser kaputt geht. Schließen Sie ihn nicht an eine Stromquelle mit umgekehrter Polarität an, da der lm324n sonst überhitzen und ausfallen könnte.

Hersteller

Nachfolgend finden Sie die Datenblätter der wichtigsten LM324-Hersteller.

Mikroschaltungsserie LM324 ist ein kostengünstiger Operationsverstärker mit direktem Differenzeingang, Verstärkungskompensation innerhalb der Frequenz eins und Kurzschlussschutz.

Ein Mikroschaltungsgehäuse enthält vier voneinander unabhängige Operationsverstärker. Sie bieten eine Reihe unbestreitbarer Vorteile gegenüber Standard-Operationsverstärkern, die in Einzelversorgungsschaltungen verwendet werden. Der Operationsverstärker LM324 funktioniert gut in einem breiten Versorgungsspannungsbereich: von 3 V bis 32 V. Die Mikroschaltung wird in SOIC- und DIP-Gehäusen hergestellt.

Technische Daten des Operationsverstärkers LM324

Versorgungsspannung:
- unipolar: 3...32 V.
- bipolar: 1,5...16 V.
Gleichspannungsverstärkung: 100 dB.
Eigenstromverbrauch: 700 µA.
Eingangsruhestrom (temperaturkompensiert): 45 nA.
Eingangsoffsetspannung: 2 mV.
Der Eingangs-Gleichtaktspannungsbereich enthält Masse.
Der Dreicht bis zur Versorgungsspannung.
Ausgangsspannung: von 0 bis Upit. – 1,5 V.

Struktur eines Operationsverstärkers

LM324 Pin-Belegung

Abmessungen des Operationsverstärkers

Analoga von LM324

Nachfolgend finden Sie eine Liste ausländischer und inländischer Analoga des LM324:

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

LM324-Anschlussplan

AC-Invertierungsverstärker

IN diese Option Verstärker ist die Verstärkung gleich: k = - R3/R1

Nichtinvertierender Wechselstromverstärker

Verstärkungsfaktor y dieser Art Der Verstärker wird nach folgender Formel berechnet: k = 1 + R4/R1

Nichtinvertierender Gleichstromverstärker

Der Gewinn beträgt: k = 1 + R3/R2

Spitzendetektor auf LM324

Peak-Detektoren werden verwendet, um den maximalen Signalwert über einen bestimmten Zeitraum aufzuzeichnen.

Komparator auf LM324 mit Hysterese

Die Differenz der Eingangsspannungswerte, bei der der Ausgang von einem Zustand in einen anderen wechselt (Hysterese), wird mit der folgenden Formel berechnet: H = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)

Einige einfache Beispiele für die Verwendung des Operationsverstärkers LM324

LED-Anzeige des akustischen Signals am LM324

Das niederfrequente Signal vom Verstärkerausgang wird den invertierenden Eingängen aller LM324-Operationsverstärker zugeführt. Ihre direkten Eingänge sind mit einer Schaltung aus Konstantwiderständen R2…R9 verbunden. Über einen variablen Widerstand können Sie die gewünschte Empfindlichkeit der LED-Anzeige einstellen. Die Widerstände R12…R19 begrenzen den maximalen Strom, der durch die LEDs fließt.

sind kostengünstige Operationsverstärker mit direktem Differenzeingang, Verstärkungskompensation innerhalb der Frequenz eins und Kurzschlussschutz.

Technische Daten des Operationsverstärkers LM324

Versorgungsspannung:
- unipolar: 3…32 V.
- bipolar: 1,5…16 V.
Gleichspannungsverstärkung: 100 dB.
Eigenstromverbrauch: 700 µA.
Eingangsruhestrom (temperaturkompensiert): 45 nA.
Eingangsoffsetspannung: 2 mV.
Der Eingangs-Gleichtaktspannungsbereich enthält Masse.
Der Dreicht bis zur Versorgungsspannung.
Ausgangsspannung: von 0 bis Upit. – 1,5 V.