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6种简单电路图之LM358应用电路图(直流耦合低通RC有源滤波器 低漂移峰值检测器)

来源: elecfans
2020-09-10
类别:电路图
eye 188
文章创建人 拍明

原标题:6种简单电路图之LM358应用电路图(直流耦合低通RC有源滤波器 低漂移峰值检测器)

LM358是一款经典的双运放芯片,具有低功耗、宽电压范围(3V~32V)和低成本的特点,广泛应用于信号调理、滤波和检测电路。以下详细解析两种典型应用电路:直流耦合低通RC有源滤波器低漂移峰值检测器,并提供电路图与关键设计要点。


一、直流耦合低通RC有源滤波器

1. 电路功能

  • 作用:滤除高频噪声,保留低频信号(如音频信号、传感器输出),同时通过直流耦合传递直流分量。

  • 特点

    • 相比无源RC滤波器,有源滤波器无负载效应,且可提供增益。

    • 直流耦合设计允许信号中的直流偏置通过。

2. 电路图

Vin ───[R1]───┬───[C1]─── GND             │             ├─[─]─── Vout             │    │            [R2] [C2]             │    │             GND  GND (LM358接成电压跟随器或同相放大器)

  • 典型配置

    • R1和C1构成输入RC滤波(截止频率f_c=1/(2πR1C1))。

    • R2和C2构成反馈RC滤波,进一步抑制高频(通常R2=R1,C2=C1)。

    • 运放接法:同相放大器(增益=1+Rf/Rin,若需单位增益则直接接电压跟随器)。

    • 滤波部分

3. 设计要点

  • 截止频率计算

QQ_1750837722345.png

一、直流耦合低通RC有源滤波器

1. 核心功能

  • 作用:滤除高频噪声,保留低频信号(如传感器输出或音频信号),同时允许直流分量通过。

  • 优势:相比无源滤波器,有源滤波器无负载效应,且可提供增益或缓冲。

2. 电路结构

  • 输入级:电阻(R)和电容(C)串联,构成RC低通滤波器。

  • 运放配置:通常接成电压跟随器(单位增益)或同相放大器(可调增益)。

  • 反馈路径:可选RC滤波网络,进一步抑制高频。

3. 设计要点

  • 截止频率:通过调整R和C的值设定(高频信号被衰减,低频信号通过)。

  • 直流耦合:输入信号的直流分量直接通过运放传递到输出,无电容隔直。

  • 增益选择:若需放大信号,可通过反馈电阻调整增益;若仅需滤波,使用电压跟随器。

4. 应用场景

  • 传感器信号调理(如温度、压力传感器)。

  • 音频信号预处理(去除高频噪声)。

QQ_1750837857738.png



二、低漂移峰值检测器

1. 核心功能

  • 作用:检测输入信号的峰值,并保持输出电压稳定,适用于记录信号最大值的场景。

  • 优势:低漂移设计减少二极管压降和运放偏置电流的影响,输出稳定。

2. 电路结构

  • 输入级:二极管(肖特基二极管优先)连接输入信号和电容(C),用于峰值充电。

  • 保持电容:电容存储峰值电压,通过电阻缓慢放电。

  • 运放缓冲:接成电压跟随器,隔离负载对电容的影响,防止电压下降。

  • 复位功能:可选手动或自动复位(如通过开关或MOSFET放电)。

3. 设计要点

  • 峰值保持:当输入信号上升时,二极管导通,电容充电至接近峰值;信号下降时,二极管截止,电容保持电压。

  • 低漂移设计:使用肖特基二极管降低正向压降,运放缓冲减少电容放电。

  • 放电时间:通过调整电阻和电容的值设定(时间越长,保持越稳定,但响应越慢)。

4. 应用场景

  • 脉冲信号幅度测量。

  • 音频信号峰值记录。

  • 电源电压监控(记录瞬态过压)。


三、对比与总结


电路类型核心元件关键特性典型应用
直流耦合低通滤波器R、C、LM358滤除高频,保留低频+直流传感器信号调理、音频滤波
低漂移峰值检测器二极管、C、LM358检测并保持信号峰值脉冲幅度测量、过压记录


设计建议

  1. 滤波器设计

    • 若需高精度滤波,可考虑多阶有源滤波器(如二阶Sallen-Key)。

    • 确保输入信号的直流偏置在运放共模输入范围内。

  2. 峰值检测器优化

    • 选择低正向压降的肖特基二极管。

    • 添加保护电路(如TVS二极管)防止输入过压损坏运放。


四、总结

  • LM358优势

    • 双运放设计适合同时实现滤波和检测功能。

    • 低成本、宽电压范围,适合工业和消费电子。

  • 设计核心

    • 滤波器需平衡截止频率与增益。

    • 峰值检测器需优化二极管选择和放电时间。

通过以上电路,LM358可高效实现信号滤波和峰值检测,适用于低成本、高可靠性的应用场景。


责任编辑:David

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