LM358运放的常用电路

中间态BUG 2023-07-11 原文

文章目录

前言
一、电压跟随器
二、电压比较器

三、滞回比较器(施密特触发器)

四、差分放大电路
总结

前言

本文主要学习LM358的几种外围电路设计，适用于各种运放，希望能帮助大家更进一步的了解和使用运算放大器

一、电压跟随器

1、笔者这里用LM358的A通道简易搭建了一个电压跟随器电路

LM358的输出端电压范围为：0 - (VCC-1.5)V，这里VCC为芯片供电电压，图中为VDC3

根据虚断：V+ = VDC4 = 3.3V

根据虚短：V- = V+ = 3.3V

所以Vout = (V-) - I*R5，因为电压跟随器具有高输入阻抗的特性，所以电流I特别小可忽略不计，

Vout = (V-) = 3.3V

图中R5作为阻抗匹配的作用，一般和电压源内阻阻值一样，用于提高精度；R4为限流电阻

当芯片供电电压为12V时

根据上图仿真可知，Vout满足 0 - (VCC-1.5)V这个范围

二、电压比较器

当V+大于V-时，Vout输出高电平，约为(VCC-1.5)V

当V+小于V-时，Vout输出低电平

三、滞回比较器(施密特触发器)

为系统增加滞回控制，可以让系统对于微小变化不那么敏感，增强系统的抗干扰能力。

当LM358负相输入端 $U^{-}$ 小于正向输入端电压 $U^{+}$ =Vref 时，输出端Uo = (5 - 1.5)V，此时LM358负相输入端 $U^{-}$ 逐渐增大且微大于正向输入端电压 $U^{+}$ 时，输出端Uo = 0V，此时通过1MΩ电阻形成的正反馈回路使得 $U^{+}$ 被拉低，这时候若 $U^{-}$ 有微小的波动，由于 $U^{+}$ 被瞬间拉低，所以 $U^{-}$ 还是大于 $U^{+}$ ，因此输出端Uo还是为0V。

当LM358负相输入端 $U^{-}$ 大于正向输入端电压 $U^{+}$ =Vref 时，输出端Uo = 0V，此时LM358负相输入端 $U^{-}$ 逐渐减小且微小于正向输入端电压 $U^{+}$ 时，输出端Uo =(5 - 1.5)V，此时通过1MΩ电阻形成的正反馈回路使得 $U^{+}$ 被拉高，这时候若 $U^{-}$ 有微小的波动，由于 $U^{+}$ 被瞬间拉高，所以 $U^{-}$ 还是小于 $U^{+}$ ，因此输出端Uo还是为(5 - 1.5)V。

通过以上分析，我们可以发现，加入正反馈回路的比较器具有施密特特性，因此滞回比较器也叫施密特触发器，其具有很强的抗干扰性，能过滤掉一些微小波动造成的影响。

四、差分放大电路

差分放大一般用于电流检测，通过采集采样电阻两端的微弱电压值，再进差分放放大后得到可观的电压值，如果对电流采集精度要求不高的话可以采样此方法。下图为电流采集电路的一种实现方法，这里差分放大倍数为100倍

我们根据此电路图来进行分析

最终计算结果和仿真相似

总结

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