Chip de tensão de 324 pinos. Amplificador operacional LM324

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O microcircuito LM324 consiste em quatro amplificadores operacionais idênticos (amplificadores operacionais) montados em um único pacote, operando a partir de uma única fonte de energia em uma ampla faixa de tensão. Cada amplificador operacional inclui um estágio diferencial de entrada, proteção contra curto-circuito e correção de frequência interna com ganho unitário.

As características e o baixo custo deste dispositivo garantem sua ampla utilização em circuitos de rádio amador e eletrônica industrial. É ideal para uso em dispositivos eletrônicos compactos e portáteis.

É produzido em embalagens tipo DIP: CDIP plástico, PDIP cerâmico ou tipo SO para montagem saliente: SOIC, TSSOP. Estruturalmente, o dispositivo possui 14 pinos. Portanto, em alguns descrições técnicas, é encontrada a designação DIP-14 ou SO-14.

A atribuição dos pinos para diferentes casos é idêntica: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 - entradas, 1,7,8,14 - saída, 4 - mais fonte de alimentação, 11 - menos fonte de alimentação.

Especificações

Faixa de tensão de alimentação U alimentação. (V cc): fonte unipolar: +3…30 V, fonte bipolar: ±1,5…±15 V (V);
Tensão de entrada diferencial Udif.(V IDR): 32 V (V);
Referência de entrada. Uin. (V ICR) de -0,3…32 V (V);
Corrente de entrada I ICR (com V ICR negativo) 5 mA (mA);
Corrente de entrada I ICR (com V ICR positivo) 0,4 mA (mA);

Parâmetros elétricos(na alimentação U +5 V e T A +25 °C):

Tensão de polarização de entrada Ucm (V IO) de 2...7 mV (mV);
Corrente de polarização de entrada Iin (I IB) de 45...100 nA (nA);
Cochilo de saída. Fora. (Vout): de 0… Upit. – 1,5 V (V);
Ganho (K): 100 dB;
Largura de banda (f) 1 MHz;
Consumo atual sem carga eu pote. (I CC): não mais que 700 µA (µA);
Diferença de corrente de entrada (corrente de deslocamento) Isdv. (I IO) de 5...30 nA (nA);
A dissipação de potência P P max (P tod) depende do tipo de invólucro: PDIP 1130 mV (mW); CDIP 1260 mV(mW); SOIC 800 mW.
Faixa de temperatura ambiente de operação T A: 0…+70°C;
Temperatura de armazenamento T armazenamento (T str): -65… +150 °C.

Os parâmetros do lm324 de diferentes empresas diferem ligeiramente entre si, portanto, ao desenvolver seus circuitos, é recomendável que você se familiarize com a documentação técnica oficial do dispositivo utilizado de um fabricante específico.

Peculiaridades.

A faixa de tensão de entrada diferencial atinge a tensão de alimentação. Para lm324, o limite inferior da faixa de modo comum de entrada é 0,3 V menor que V - e a oscilação da tensão de saída é limitada abaixo por V -. Ambas as entradas e saídas têm um valor limite de 1,5V menor que V+.

A frequência de ganho unitário fi (de 100 KHz a 30 MHz), é a frequência na qual o ganho do microcircuito (K) se torna igual à unidade (0 dB).

Possui equalização de frequência interna para ganho unitário.

A faixa de tensão de modo comum de entrada inclui o aterramento.

Duração curto circuito Tc (Tsc) na saída é ilimitado.

Descrição do trabalho

A operação do microcircuito lm324n é baseada no funcionamento simultâneo de quatro amplificadores operacionais dentro dele. Todos os amplificadores são alimentados pela mesma fonte de alimentação, possuem entradas inversoras e não inversoras e a mesma saída. A fonte de energia pode ser unipolar ou bipolar.

Vejamos o circuito interno de um dos amplificadores operacionais de alimentação única. Vamos pegar isso diretamente da folha de dados do LM324.

Funcionalmente, cada amplificador operacional consiste em: um estágio diferencial, bem como estágios intermediários e de amplificação de saída.

A cascata diferencial desempenha as funções de amplificar a diferença entre as tensões fornecidas à entrada (V + e V -) e neutralizar os sinais de modo comum. Fornece alta resistência de entrada.

O estágio intermediário fornece balanceamento do amplificador operacional (definindo a saída para tensão zero quando as entradas estão fechadas), combinando as resistências dos estágios diferencial e de saída, bem como correção de frequência (proteção contra autoexcitação).

O estágio de saída fornece baixa impedância de saída, exigência de potência de carga, limitação de corrente e proteção contra curto-circuito.

Marcação

A série LM é baseada em circuitos integrados fabricados pela National Semiconductor. O prefixo LM originalmente significava monolítico linear (linear, monolítico) e era usado para designar amplificadores de uso geral (uso geral) para os quais não havia requisitos rígidos. Os números “324” indicam número de série microcircuitos. O "-N" no final do número de série indica dispositivos adquiridos pela Texas Instruments da National Semiconductor. Em setembro de 2011, a National Semiconductor foi adquirida pela Texas Instruments, que não alterou o prefixo LM em seus produtos. Portanto, atualmente a marcação LM é o código do fabricante da Texas Instruments, mas é amplamente utilizado por outros fabricantes ao lançar seus análogos deste chip.

Os microcircuitos LM324 e o mesmo com a letra N possuem as mesmas características físicas e elétricas. Para muitos fabricantes, os símbolos “-N” no final da marcação indicam o tipo de plástico da caixa do microcircuito - DIP14.

Deve-se notar também que as empresas fabricantes estão constantemente melhorando seus produtos. Atualmente surgiram modificações superiores em diversas funções, por exemplo: LM324K, LM324KA com proteção interna contra descarga elétrica (HBM ESD); micropower LP324 com consumo de corrente de 21 μA; LMV324 de baixa tensão, com tensão de alimentação de 2,7 V a 5,5 V; LPV324, fabricado com tecnologia BiCMOS e consumo de corrente de 9 µA, etc. Amplificadores com o símbolo “A” na marcação, por exemplo “LM324A-N”, terão melhores características por V IO em comparação com outros (sem “A”).

Analógico LM324

Lista de análogos importados do LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, Russo 1401UD2 e 435UD2.

Âmbito de aplicação

O LM324 encontrou sua maior popularidade usando circuitos de feedback negativo padrão. É utilizado na criação de diversos dispositivos multifuncionais: integradores, diferenciadores, demoduladores, amplificadores logarítmicos, somadores, dispositivos de adição e subtração, reguladores de amplitude, geradores, etc. Devido ao constante aprimoramento do dispositivo em questão, muitos dispositivos diferentes usando lm324 aparecem, por exemplo:

circuito sensor de movimento para iluminação;
Diagrama do termostato da incubadora Netuno, etc.

Circuito amplificador simples usando LM324

Vamos considerar um dos circuitos mais simples do LM324 com negativo opinião(OOS) - repetidor de tensão. Como regra, o estudo de um tópico sobre amplificadores operacionais começa com um seguidor de tensão. Este circuito também é chamado de amplificador cujo ganho de tensão é igual à unidade. Idealmente, isso significa que o amplificador operacional não fornece nenhuma amplificação de sinal e a tensão de saída é igual à de entrada. Ou seja, se 5 V forem fornecidos à entrada do amplificador operacional, então 5 V estarão na sua saída.

Mas esta afirmação é verdadeira para um amplificador operacional ideal, e não para o LM324 discutido no artigo. Por se tratar de um microcircuito não virtual, mas sim real, suas características diferem das ideais. Vejamos o gráfico da tensão de saída versus tensão de entrada para lm324.

No gráfico, a área “A” mostra a mudança de fase na saída. Isso pode acontecer quando surge uma tensão negativa na entrada do microcircuito e pode levar a consequências indesejáveis - sua falha.

Além disso, o gráfico mostra que a tensão na saída do amplificador aumenta com o aumento da entrada. Mas não pode crescer indefinidamente e é limitado pela tensão de alimentação de 5 V do microcircuito e pelas características de seu funcionamento. Assim, as tensões nas entradas variam ligeiramente, uma pequena corrente flui através delas, de modo que a tensão de saída será ligeiramente diferente da fornecida. No gráfico, na área “C”, é possível observar a tensão máxima de saída de 3,8 V para o circuito de amplificação em questão, alimentado a partir de 5 V.

Na prática, em todos os lugares você terá que trabalhar com componentes eletrônicos ativos que possuem uma corrente de saída bastante fraca. Por exemplo, como um microfone. Conectar um elemento com baixa resistência reduzirá a tensão do sinal de saída criado com sua ajuda. Nesses casos, você pode usar um seguidor de tensão, que possui alta impedância de entrada e baixa impedância de saída e, portanto, não reduzirá ou distorcerá o sinal fornecido à entrada.

O repetidor de tensão está longe de ser o mais comum diagrama típico aplicações para este chip. Com base neste amplificador operacional, outras soluções padrão são criadas e continuam a ser aprimoradas, com base nas quais operam dispositivos eletrônicos modernos.

Circuito pisca-pisca LED no lm324

Este circuito é bastante simples e permite controlar a ativação e desativação dos LEDs com bastante facilidade. O pisca-pisca usa dois transistores adicionais. Vale ressaltar que a velocidade de comutação dependerá da capacitância do capacitor C1 e da resistência de base do resistor R3.

Segurança operacional

Às vezes, nem todos os canais lm324 são usados em um projeto. Se for esse o caso, os não utilizados devem ser conectados de forma a não afetar os demais. Consulte a ficha técnica do fabricante para opções de conexão de canais não utilizados.

Sob certas condições, a polaridade da tensão de saída pode ficar invertida, o que pode danificar o chip. Isso é típico em circuitos comparadores e seguidores de tensão. Para evitar o aparecimento de tensão negativa (inversão de fase) na entrada, os fabricantes recomendam adicionar um resistor em série à entrada não inversora do circuito, o que limitará a corrente de entrada a 1 mA ou menos. Esta quantidade de corrente de entrada reduzirá o risco de danos ao dispositivo.

Todas as entradas do amplificador operacional não devem ser conectadas diretamente ao terra. É sempre necessário adicionar alguma resistência para limitar a corrente a 10 mA ou menos. Todos os pinos de entrada devem incluir um diodo da entrada para Gnd. Em circuitos com duas fontes de alimentação, o pino Gnd será negativo. No entanto, durante a inicialização, desligamento ou quando há uma falha repentina de tensão, o pino Gnd pode se tornar positivo. Se isso acontecer, uma grande corrente fluirá através do pino de entrada aterrado, o que poderá danificar o chip.

Adicionar um resistor em série de 1 kOhm a 10 kOhm na entrada pode evitar que ele quebre. Não conecte a uma fonte de alimentação com polaridade reversa, pois o lm324n pode superaquecer e falhar.

Fabricantes

Abaixo estão as fichas técnicas dos principais fabricantes do lm324.

Série de microcircuitos LM324é um amplificador operacional de baixo custo com entrada diferencial direta, compensação de ganho unitário intrafrequência e proteção contra curto-circuito.

Uma caixa de microcircuito contém quatro amplificadores operacionais independentes um do outro. Eles têm uma série de vantagens inegáveis sobre os amplificadores operacionais padrão usados em circuitos de alimentação única. O amplificador operacional LM324 funciona bem em uma ampla faixa de tensões de alimentação: de 3 V a 32 V. O microcircuito é fabricado em pacotes SOIC e DIP.

Dados Técnicos do Amplificador Operacional LM324

Tensão de alimentação:
- unipolar: 3...32 V.
- bipolar: 1,5...16 V.
Ganho de tensão CC: 100 dB.
Consumo próprio de corrente: 700 µA.
Corrente de polarização de entrada (compensação de temperatura): 45 nA.
Tensão de deslocamento de entrada: 2 mV.
A faixa de tensão de modo comum de entrada contém terra.
A faixa de tensão de entrada diferencial atinge a tensão de alimentação.
Tensão de saída: de 0 a Upit. – 1,5 V.

Estrutura do amplificador operacional

Atribuição de pinos LM324

Dimensões do amplificador operacional

Análogos do LM324

Abaixo está uma lista de análogos nacionais e estrangeiros do LM324:

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

Diagrama de conexão do LM324

Amplificador inversor CA

EM esta opção amplificador, o ganho será igual a: k = - R3/R1

Amplificador AC não inversor

Fator de ganho y deste tipo amplificador é calculado usando a seguinte fórmula: k = 1 + R4/R1

Amplificador DC não inversor

O ganho é: k = 1 + R3/R2

Detector de pico no LM324

Os detectores de pico são usados para registrar o valor máximo do sinal durante um determinado período de tempo.

Comparador no LM324 com histerese

A diferença nos valores de tensão de entrada nos quais a saída muda (histerese) de um estado para outro é calculada usando a seguinte fórmula: H = (R1/(R1+R2))(Voh-Vol)

Alguns exemplos simples de uso do amplificador operacional LM324

Indicador LED de sinal acústico no LM324

O sinal de baixa frequência da saída do amplificador é alimentado nas entradas inversoras de todos os amplificadores operacionais LM324. Suas entradas diretas são conectadas a um circuito de resistores constantes R2…R9. Usando um resistor variável você pode definir a sensibilidade necessária Indicador LED. As resistências R12…R19 limitam a corrente máxima que flui através dos LEDs.

são amplificadores operacionais de baixo custo com entrada diferencial direta, compensação de ganho unitário intrafrequência e proteção contra curto-circuito.

Dados Técnicos do Amplificador Operacional LM324

Tensão de alimentação:
- unipolar: 3…32 V.
- bipolar: 1,5…16 V.
Ganho de tensão CC: 100 dB.
Consumo próprio de corrente: 700 µA.
Corrente de polarização de entrada (compensação de temperatura): 45 nA.
Tensão de deslocamento de entrada: 2 mV.
A faixa de tensão de modo comum de entrada contém terra.
A faixa de tensão de entrada diferencial atinge a tensão de alimentação.
Tensão de saída: de 0 a Upit. – 1,5 V.