Микросхема lm 3012 схема включения. Светодиодный индикатор уровня сигнала. Безопасность при эксплуатации
Операционный усилитель LM358 стал одним из самых популярных типов компонентов аналоговой электроники. Этот небольшой компонент может быть использован в самых разнообразных схемах, осуществляющих усиление сигналов, в различных генераторах, АЦП и прочих полезных устройствах.
Все радиоэлектронные компоненты следует разделять по мощности, диапазону рабочих частот, напряжению питания и прочим параметрам. А операционный усилитель LM358 относится к среднему классу устройств, которые получили самую широкую сферу применения для конструирования различных устройств: приборы контроля температуры, аналоговые преобразователи, промежуточные усилители и прочие полезные схемы.
Описание микросхемы LM358
Подтверждением высокой популярности микросхемы являются ее рабочие характеристики , позволяющие создавать много различных устройств. К основным показательным характеристикам компонента следует отнести нижеследующие.
Приемлемые рабочие параметры: в микросхеме предусмотрено одно и двухполюсное питание, широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В, приемлемая скорость нарастания выходного сигнала, равная всего 0,6 В/мкс. Также микросхема потребляет всего 0,7 мА, а напряжение смещения составит всего 0,2мВ.
Описание выводов
Микросхема реализована в стандартных корпусах DIP, SO и имеет 8 выводов для подключения к цепям питания и формирования сигналов. Два из них (4, 8) используются в качестве выводов двухполярного и однополярного питания в зависимости от типа источника или конструкции готового устройства. Входы микросхемы 2, 3 и 5, 6. Выходы 1 и 7.
В схеме операционного усилителя имеются 2 ячейки со стандартной топологией выводов и без цепей коррекции. Поэтому для реализации более сложных и технологичных устройств потребуется предусматривать дополнительные схемы преобразования сигналов.
Микросхема является популярной и используется в бытовых приборах , эксплуатируемых при нормальных условиях, и в особых с повышенной или пониженной температурой окружающей среды, высокой влажностью и прочими неблагоприятными факторами. Для этого интегральный элемент выпускается в различных корпусах.
Аналоги микросхемы
Являясь средним по параметрам, операционный усилитель LM358 имеет аналоги по техническим характеристикам . Компонент без буквы может быть заменен на OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C, NE532, OP04, OP221, OP290. А для замены LM358D потребуется использовать KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G. Интегральная микросхема выпускается в серии с другими компонентами, которые имеют отличия лишь в температурном диапазоне, предназначенные для работы в суровых условиях.
Встречаются операционные усилители с максимальной температурой до 125 градусов и с минимальной до 55. Из-за чего сильно разнится и стоимость устройства в различных магазинах.
К серии микросхем относятся LM138, LM258, LM458. Подбирая альтернативные аналоговые элементы для применения в устройствах важно учитывать рабочий температурный диапазон . Например, если LM358 с пределом от 0 до 70 градусов недостаточно, то можно использовать более приспособленные к суровым условиям LM2409. Также довольно часто для изготовления различных устройств требуется не 2 ячейки, а 1, тем более, если место в корпусе готового изделия ограничено. Одними из самых подходящих для использования при конструировании небольших устройств являются ОУ LM321, LMV321, у которых также есть аналоги AD8541, OP191, OPA337.
Особенности включения
Существует много схем подключения операционного усилителя LM358 в зависимости от необходимых требований и выполняемых функций, которые будут к ним предъявлены при эксплуатации:
- неинвертирующий усилитель;
- преобразователь ток-напряжение;
- преобразователь напряжение-ток;
- дифференциальный усилитель с пропорциональным коэффициентом усиления без регулировки;
- дифференциальный усилитель с интегральной схемой регулирования коэффициента;
- схема контроля тока;
- преобразователь напряжение-частота.
Популярные схемы на lm358
Существуют различные устройства, собранные на LM358 N , выполняющие определенные функции. При этом это могут быть всевозможные усилители как УМЗЧ, так и в промежуточных цепях измерений различных сигналов, усилитель термопары LM358, сравнивающие схемы, аналого-цифровые преобразователи и прочее.
Неинвертирующий усилитель и источник опорного напряжения
Это самые популярные типы схем подключения, применяемые во многих устройствах для выполнения различных функций. В схеме неинвертирующего усилителя выходное напряжения будет равно произведению входного на пропорциональный коэффициент усиления, сформированный отношением двух сопротивлений, включенных в инвертирующую цепь.
Схема источника опорного напряжения пользуется высокой популярностью благодаря своим высоким практическим характеристикам и стабильности работы в различных режимах. Схема отлично удерживает необходимый уровень выходного напряжения. Она получила применение для построения надежных и высококачественных источников питания, аналоговых преобразователей сигналов, в устройствах измерения различных физических величин.
Одной из самых качественных схем синусоидальных генераторов является устройство на мосте Вина . При корректном подборе компонентов генератор вырабатывает импульсы в широком диапазоне частот с высокой стабильностью. Также микросхема LM 358 часто используется для реализации генератора прямоугольных импульсов различной скважности и длительности. При этом сигнал является стабильным и высококачественным.
Усилитель
Основным применением микросхемы LM358 являются усилители и различная усилительная аппаратура. Что обеспечивается за счет особенностей включения, выбора прочих компонентов. Такая схема применяется, например, для реализации усилителя термопары.
Усилитель термопары на LM358
Очень часто в жизни радиолюбителя требуется осуществлять контроль температуры каких-либо устройств. Например, на жале паяльника . Обычным градусником это не сделаешь, тем более, когда необходимо изготовить автоматическую схему регулирования. Для этого можно использоваться ОУ LM 358. Эта микросхема имеется малый тепловой дрейф нуля, поэтому относится к высокоточным. Поэтому она активно используется многими разработчиками для изготовления паяльных станций, прочих в устройствах.
Схема позволяет измерять температуру в широком диапазоне от 0 до 1000 о С с достаточно высокой точностью до 0,02 о С. Термопара изготовлена из сплава на основе никеля: хромаля, алюмеля. Второй тип металла имеет более светлый цвет и меньше подвержен к намагничиванию, хромаль темнее, магнитится лучше. К особенностям схемы стоит отнести наличие кремниевого диода, который должен быть размещен как можно ближе к термопаре. Термоэлектрическая пара хромаль-алюмель при нагреве становится дополнительным источником ЭДС, что может внести существенные коррективы на основные измерения.
Простая схема регулятора тока
Схема включает кремниевый диод . Напряжения перехода с него используется как источник опорного сигнала, поступающий через ограничивающий резистор на неинвертирующий вход микросхемы. Для регулировки тока стабилизации схемы использован дополнительный резистор, подключенный к отрицательному выводу источника питания, к неивертирующему входу МС.
Схема состоит из нескольких компонентов:
- Резистора, подпирающего ОУ минусовым выводом и сопротивлением 0,8 Ом.
- Резистивного делителя напряжения, состоящего из 3 сопротивлений с диодом, выступающего источником опорного напряжения.
Резистор номиналом 82 кОм подключен к минусу источника и положительному входу МС. Опорное напряжение формируется делителем, состоящим из резистора 2,4 кОм и диода в прямом включении. После чего ток ограничивается резистором 380 кОм. ОУ управляет биполярным транзистором , эмиттер которого подключен непосредственно к инвертирующему входу МС, образовав отрицательную глубокую связь. Резистор R 1 выступает измерительным шунтом. Опорное напряжение формируется при помощи делителя, состоящего из диода VD 1 и резистора R 4.
В представленной схеме при условии использования резистора R 2 сопротивлением 82 кОм ток стабилизации в нагрузке составляет 74мА при входном напряжении 5В. А при увеличении входного напряжения до 15В ток увеличивается до 81мА. Таким образом, при изменении напряжения в 3 раза ток изменился не более, чем на 10%.
Зарядное устройство на LM 358
С использованием ОУ LM 358 часто изготавливают зарядные устройства с высокой стабилизацией и контролем выходного напряжения. Как пример, можно рассмотреть зарядное устройство для Li — ion с питанием от USB . Эта схема представляет собой автоматический регулятор тока. То есть, при повышении напряжения на аккумуляторе зарядный ток падает. А при полном заряде АКБ схема прекращает работать, полностью закрывая транзистор.
LM3914, LM3915, LM3916
это микросхемы для управления светодиодными индикаторами. Этакие АЦП, которые могут могут
успешно
управлять 10 светодиодами. Используя большее кол-во микросхем можно наращивать количество светодиодов.
В чем у них разница: у LM3914 линейная шкала и её можно использовать в качестве вольтметров.
У LM3915 и LM3916 логарифмическая шкала и они используются в качестве показателей уровня сигнала
Схема включения микросхем LM3914, LM3915, LM3916
Схема индикатора на микросхемах LM3914(15, 16) простейшая. Замыкая 9 ножку микросхемы на плюс питания, мы переводим её в режим управления светодиодами «столбцом». Для оперативного изменения этого режима можно поставить миниатюрный переключатель, либо пару штырьков замыкаемых джампером. Или вовсе закоротить или разомкнуть надолго, если изменение режимов не требуется.
По схеме, ток через светодиоды зависит от:
ILED
= 12,5/R
где ILED - ток через светодиоды, R - сопротивление между 7 и 8 ножками микросхемы.
Например:
R=12,5/I
R для тока 1мА = 12,5 / 0,001 А = 12,5 кОм
R для тока 20мА = 12,5 / 0,02 А = 625 Ом.
Для возможности регулировки яркости свечения я поставил подстроечный резистор на 10 кОм. Если регулировка не нужна – можно поставить постоянный резистор 1 кОм.
C3 можно поставить 1 мкф, но R4 тогда нужно установить 100 кОм (RC постоянная остаётся та же). R2 можно поставить в диапазоне от 47 кОм до 100 кОм. Также, считаю необходимым отметить, что в схеме используется мой любимый КТ315
Необходимо заметить, что для аудио показометра, требуется один такой индикатор, если сигнал моно. И, как ни странно, два индикатора, если сигнал стерео (левый и правый каналы). Я решил не мелочиться, и намутить сразу две платы. Примерно вот такие:
Схема регулируемого блока питания LM317
Список элементов схемы:
- Стабилизатор LM317
- Т1 - транзистор КТ819Г
- Tr1 - трансформатор силовой
- F1 - предохранитель 0.5А 250В
- Br1 - диодный мост
- D1 - диод 1N5400
- LED1 - светодиод любого цвета
- C1 - конденсатор электролитический 3300 мкф*43В
- C2 - конденсатор керамический 0.1 мкф
- C3 - конденсатор электролитический 1 мкф*43В
- R1 - сопротивление 18K
- R2 - сопротивление 220 Ом
- R3 - сопротивление 0.1 Ом*2Вт
- Р1 - сопротивление построечное 4.7K
Цоколёвка микросхемы и транзистора
Корпус взял от БП компьютера. Передняя панель изготовленная из текстолита, желательно установить вольтметр на этой панели. Я не установил, потому что пока не нашёл подходящего. Также на передний панели установил зажимы для выходных проводов.
Входную розетку оставил для питания самого БП. Печатная плата сделанная для навесного монтажа транзистора и микросхемы стабилизатора. Их закрепил на общем радиаторе через резиновую прокладку. Радиатор взял солидный (на фото его видно). Его нужно брать как можно больший - для хорошего охлаждения. Всё-таки 3 ампера - это немало!
"Документация" - техническая информация по применению электронных компонентов , особенностях построения различных радиотехнических и электронных схем , а также документация по особенностям работы с инженерным программным обеспечением и нормативные документы (ГОСТ).
Микросхема LM338T представляет собой регулируемый интегральный стабилизатор напряжения, способный работать с показателями от 3 до 40 В, при силе тока до 5 А.
ИМС достаточно популярная, разрабатывается и продаётся TEXAS INSTRUMENTS, National Semiconductor и STMicroelectronics с 1998 года по настоящее время.
Микросхемы работают только с положительным напряжением ("positive voltage regulators").
Стабилизатор выпускается в двух типах корпусов:
- TO-220,
- TO-3.
Внешний вид корпуса обоих обозначен на изображении ниже.
Рис. 1. Внешний вид корпусов стабилизаторов
Габариты зависят от типа корпуса и имеют следующие числовые значения.
Цоколевка обозначена выше:
- Первый контакт – управление,
- Второй – выход (на корпусе TO-3 это внешний кожух),
- Третий – вход.
Ещё изображение для наглядности.
Рис. 2. Изображение стабилизаторов
Типовые схемы включения
Рис. 3. Схема включения LM338T
В зависимости от выбранных значений R1 и R2, а также входного напряжения, можно рассчитать выходное по следующей формуле.
Чтобы лучше понять логику работы устройства, можно изучить его функциональную блок-схему.
Рис. 4. Функциональная блок-схема устройства
Рис. 5. Схема включения стабилизатора LM338T
При этом выходное напряжение будет рассчитываться по формуле.
При условии, что R1 = 240 Ω. Максимальное выходное напряжение в том случае будет не выше 25 В.
Еще один вариант включения стабилизатора – с защитными диодами.
Рис. 6. Схема включения стабилизатора с защитными диодами
Диоды в этом случае нужны для защиты от скачков напряжения с конденсаторов (C1 и C2).
Уровень напряжения на выходе здесь рассчитывается по формуле.
Использование LM338 в регуляторе температуры
Рис. 7. Схема включения стабилизатора в регуляторе температуры
Вариант медленного пятнадцативольтового стабилизатора напряжения
Рис. 8. Вариант стабилизатора напряжения
Все номиналы обозначены на схеме.
Рис. 9. Десятивольтовый регулятор с высокой стабильностью
Рис. 10. Стабилизатор с цифровым управлением
R2 определяет максимальное значение выходного напряжения.
Рис. 11. Стабилизатор на 15 А
Схема должна включаться с минимальной нагрузкой в 100 мА.
Использование LM338 в зарядном устройстве для 12 В аккумуляторов
Схема достаточно проста.
Рис. 12. Схема на LM338 в зарядном устройстве
Питается обозначенный стабилизатор напряжением не менее 18 В.
Рис. 13. Усилитель мощности на LM338
В качестве аннотаций:
- AV = 1, RF = 10k, CF = 100 pF,
- AV = 10, RF = 100k, CF = 10 pF,
- Полоса пропускания ≥ 100 кГц,
- Искажение ≤ 0,1%.
Технические параметры
Напряжение на входе может быть в диапазоне от –0.3 до +40 В.
На выходе – от +1,2 до +32В.
Микросхема рассчитана на работу при температуре не выше 125°С. Но допускается кратковременный нагрев до 300 градусов (не дольше 10 секунд) в корпусе TO-3 и до 260 градусов (не более 4 секунд) в корпусе TO-220. Поэтому рекомендуется установка на радиатор (с пассивным или активным охлаждением).
Ток не должен превышать 5 А (кратковременно допускаются скачки до 7 А).
Аналоги
Полным аналогом микросхемы можно назвать ECG935. В качестве принципиальной замены можно рассмотреть IP338.
Даташит
Скачать даташиты на микросхему от различных производителей можно и (на английском языке). В них вы найдёте подробные технические параметры и рекомендуемые схемы включения стабилизатора LM338.
Дата публикации: 11.05.2018
Мнения читателей
- Ник ников
/ 27.03.2019 - 19:00
А лм 338 не работает от импульсного БП - 4149
/ 16.03.2019 - 21:03
В самой первой формуле опечатка - (R2/R2). - Ололошка
/ 20.02.2019 - 21:20
Ну что же вы, Семён семёныч.. Не справочник, а техническая спецификация производителя! Ну или просто даташит - Семён Семёнович
/ 19.12.2018 - 06:39
Что же, как обезьяны тащите всё с английского языка. Свой ещё не выучили. Зачем слово "доташиты", неужели по русски написать слово "справочники" нельзя? Честное слово - противно!"
LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и , для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.
Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.
Технические характеристики стабилизатора LM317:
- Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
- Ток нагрузки до 1,5 A.
- Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
- Надежная защита микросхемы от перегрева.
- Погрешность выходного напряжения 0,1%.
Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.
Назначение выводов микросхемы:
Онлайн калькулятор LM317
Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.
Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите .
Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)
Стабилизатор тока
Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.
В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:
Источник питания на 5 Вольт с электронным включением
Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:
Схема включения с регулируемым выходным напряжением
