LM358 中文资料及引脚功能详细介绍

LM358 是一款常用的双运算放大器（Op-Amp）集成电路，它广泛应用于各类模拟信号处理、放大、滤波、比较器等电路中。本文将详细介绍 LM358 的基本概述、引脚功能、工作原理、常见应用等内容，并给出相关的电气参数、特点及其在实际设计中的使用案例。内容将以3000字左右的篇幅，深入分析 LM358 的各个方面。

1. LM358 简介

LM358 是由美国国家半导体公司（National Semiconductor）生产的一款双运算放大器 IC。该芯片的两个运算放大器具有相同的电气特性，采用了单电源供电设计，适合各种低功耗、低电压的应用场合。LM358 具有高增益、低偏置电流、低噪声等特点，适合用于模拟信号处理和各种放大电路。

2. LM358 的基本参数

• 工作电压范围：LM358 适合在单电源供电下工作，工作电压范围为 3V 至 32V，或者在双电源供电时为 ±1.5V 至 ±16V。此特性使其在电池供电和低电压的应用场合中非常合适。

• 增益带宽积：LM358 的增益带宽积（GBW）通常为 1MHz，适用于大多数常见的低频信号处理应用。

• 输入偏置电流：LM358 的输入偏置电流通常较低，约为 200nA，适合对输入精度有要求的应用。

• 输入共模电压范围：该芯片的输入共模电压范围较宽，可支持接近地电压的输入，适合低电压信号处理。

• 输出驱动能力：LM358 能够驱动的最大负载电流为 20mA，并且能够直接驱动 10kΩ 的负载。

3. LM358 的引脚功能

LM358 为双运算放大器芯片，通常有 8 个引脚。以下是每个引脚的功能及其详细说明：

• 引脚 1 (OUT1)：运算放大器 1 的输出端。此引脚用于输出放大器 1 放大后的信号。在该引脚上可以直接连接到下一级电路，如模拟信号处理电路、滤波电路等。

• 引脚 2 (IN–1)：运算放大器 1 的反向输入端。该引脚接入输入信号的反向端。输入信号与反馈回路中的元件共同决定了放大器的增益和其他特性。

• 引脚 3 (IN+1)：运算放大器 1 的同相输入端。输入信号接入该引脚时，放大器输出的信号将与输入信号同相位。

• 引脚 4 (V–)：负电源端。LM358 的工作可以使用单电源供电或双电源供电，若使用单电源供电，则此引脚连接到地；如果使用双电源供电，则连接到负电源。

• 引脚 5 (NC)：无连接引脚。在 LM358 中，通常此引脚是未连接的，因此没有电气功能。

• 引脚 6 (OUT2)：运算放大器 2 的输出端。此引脚输出放大器 2 放大后的信号，类似于引脚 1 的功能。

• 引脚 7 (IN–2)：运算放大器 2 的反向输入端。接入输入信号的反向端，影响该运算放大器的增益和信号输出。

• 引脚 8 (IN+2)：运算放大器 2 的同相输入端。此引脚接入输入信号的同相端，影响放大器的输出信号相位。

4. LM358 的工作原理

LM358 的工作原理与普通的运算放大器类似，基于负反馈机制进行工作。运算放大器的两个输入端分别为同相输入端（IN+）和反向输入端（IN–）。当信号输入到同相输入端时，运算放大器的输出与输入信号保持相同的相位；而当输入到反向输入端时，输出信号则与输入信号相反。

LM358 内部采用了高增益差分放大电路来进行信号处理，其输出信号通过反馈回路与输入信号形成负反馈，从而稳定放大器的增益。此负反馈能够保证输出信号的幅度和输入信号的关系由外部反馈元件决定，如电阻、电容等。

5. LM358 的特点

• 低功耗设计：LM358 采用了低功耗设计，适合用于便携式电池供电设备，延长设备的使用时间。

• 宽电压范围：该芯片支持宽广的工作电压范围，适应单电源或双电源供电，灵活性较高。

• 高增益和低失真：LM358 提供较高的增益，并且能够在较低的偏置电流下工作，从而保证输出信号的准确性，适合需要高精度放大的应用。

• 输入共模电压范围广：LM358 的输入共模电压范围可以接近地电压，这使其在低电压工作环境下非常有优势。

• 双运算放大器集成：LM358 内部集成了两个独立的运算放大器，能够节省电路空间并简化设计，适用于需要多路信号处理的场景。

6. LM358 的常见应用

LM358 的应用场景非常广泛，以下是一些常见的应用领域：

• 模拟信号放大：LM358 常用于各类信号放大器电路，如音频放大器、视频信号放大器、传感器信号放大等。在这些电路中，LM358 用于提高弱信号的幅度，使其能够传输或处理。

• 滤波电路：运算放大器常用于低通、高通、带通等滤波器设计中。LM358 可根据不同的需求设计为滤波电路的一部分，用于信号的平滑和去噪。

• 比较器电路：LM358 也可以作为比较器使用，进行电压比较并产生高低电平输出。在很多测量系统中，常使用比较器来判断某些信号是否超出特定阈值。

• PID 控制电路：LM358 在闭环控制系统中应用较多，如温控系统、运动控制系统等，通过放大差分信号实现系统的精确控制。

• 模拟计算电路：LM358 可作为加法器、减法器、积分器、微分器等模拟计算电路的一部分，广泛应用于各种模拟处理系统中。

7. LM358 与其他运算放大器的对比

LM358 在市场上有许多类似的运算放大器产品，例如 TL081、LM324 等。与这些产品相比，LM358 在功耗、价格以及多用途集成方面具有较大优势。

• 功耗：与一些高性能运算放大器相比，LM358 的功耗相对较低，这使得它在便携式应用和电池供电的设计中占据了一席之地。

• 输入电压范围：LM358 支持接近地的输入电压，使其能够在低电压工作环境中使用，而一些其他运算放大器可能在接近地的输入电压时出现性能下降。

8. LM358 的常见故障与问题排查

在使用 LM358 时，可能会遇到一些常见的问题，例如输出信号失真、工作不稳定等。常见的排查方法包括：

• 检查供电电压：确保电源电压在 LM358 的工作范围内。如果电压过低，可能会导致放大器工作不稳定。

• 确认反馈回路设计：错误的反馈回路会导致增益不准确或信号失真。需要仔细检查反馈电阻的值及连接方式。

• 输入信号的幅度：输入信号过大或过小都会影响输出信号的线性度，可能导致非线性失真。