lm358引脚图及功能参数说明-拍明芯城

引言

LM358是一款经典的双运算放大器芯片，常用于各种模拟电路中，包括信号处理、信号放大和电压比较等。作为一款集成电路，LM358具备性能稳定、功耗低和价格低廉的优点，广泛应用于各种电子设备。本文将详细介绍LM358的引脚功能、参数特性、工作原理、应用领域及相关注意事项，以帮助读者全面理解该芯片的设计和使用方法。

LM358的芯片结构和封装形式

LM358一般采用8脚双列直插（DIP-8）或小型封装（如SOP-8、SOIC-8）形式，便于在各种电路板上使用。芯片内部包含两个独立的运算放大器，每个运算放大器都有独立的输入和输出端，方便设计双通道应用。LM358适用于单电源供电的电路，可以在低至3V至32V的电源范围内正常工作，特别适合电池供电的便携设备。

LM358引脚功能介绍

LM358共有8个引脚，每个引脚的功能如下：

引脚1（输出1）：第一通道的输出端。该引脚是第一组运算放大器的输出，产生经过放大或比较后的信号，具体的信号取决于电路的设计要求。
引脚2（反相输入1）：第一通道的反相输入端。通过向此引脚输入信号，可以与同相输入端引脚3进行比较。如果输入端信号低于同相输入，输出信号为高，反之亦然。
引脚3（同相输入1）：第一通道的同相输入端。此引脚用于接入需要放大的正极性信号，通常与反相输入引脚一起使用，以实现差分输入放大。
引脚4（Vss或GND）：电源负极或接地端。LM358的供电范围较广，单电源供电时该引脚通常接地（GND），以提供稳定的电源基准。
引脚5（同相输入2）：第二通道的同相输入端，与引脚3功能相同，只是作用于第二个运算放大器。
引脚6（反相输入2）：第二通道的反相输入端，与引脚2功能类似，作用于第二个运算放大器。
引脚7（输出2）：第二通道的输出端，第二组运算放大器的输出信号通过此引脚输出，用于控制或驱动后级电路。
引脚8（Vcc）：电源正极。该引脚接入正电源，通常是+3V到+32V，具体电压取决于实际应用要求。

LM358的主要技术参数

LM358的主要参数包括电源电压、输入偏置电流、共模输入电压范围、增益带宽积、输出电压摆幅、静态功耗和差模增益等。

电源电压范围：LM358支持单电源供电，电压范围为3V到32V，或双电源供电时为±1.5V至±16V，适用于低压和便携式设备。
输入偏置电流：输入偏置电流为典型20nA，最大250nA。较低的输入偏置电流确保了LM358在低功耗和高精度应用中的稳定性。
共模输入电压范围：LM358的共模输入电压范围从0V到Vcc-1.5V，适用于单电源供电的电路设计中。共模输入电压范围较宽，使其可以有效放大小信号。
增益带宽积：LM358的增益带宽积为700kHz，适用于较低频率的信号放大应用。虽然带宽不是很高，但对普通的模拟电路应用而言已经足够。
输出电压摆幅：LM358的输出电压范围接近Vcc和GND，但不能完全达到电源电压，典型情况下输出电压范围在0V至Vcc-1.5V之间。
静态功耗：LM358的静态电流消耗为典型0.5mA，这种低功耗特点使其非常适合电池供电的应用。
差模增益：LM358的开环增益高达100dB以上，能够提供较大的信号放大倍数，适用于低频的高增益放大场合。

LM358的工作原理

LM358内部包含两个独立的运算放大器，每个运算放大器都具有反相和同相输入端，以及一个输出端。LM358作为双运算放大器芯片，主要的工作原理基于差分放大，当同相输入电压大于反相输入电压时，输出电压增大；反之，则输出电压降低。通过调整输入端的电阻网络和反馈回路，可以实现不同的增益和频率响应。

LM358适用于单电源供电环境。其差分输入设计使其在低共模电压下仍能正常工作，适合在单端供电的低电压信号放大应用场景。输出端具有较高的拉电流能力，但驱动能力有限，通常用于低功耗驱动电路或传感器信号处理等。

LM358的应用场景

LM358广泛应用于各种低频信号处理电路，如滤波器、比较器、放大器、低通滤波器和模拟信号放大等。以下是LM358的一些常见应用场景：

直流信号放大：由于LM358的低功耗和较高的差模增益，它经常用于直流信号放大器，例如传感器信号放大。可以通过合理设计反馈电阻来控制增益，使其能够稳定放大小信号。
电压比较器：LM358可以作为电压比较器来使用。例如，在低电压环境下检测电池电量，当电池电压低于设定阈值时输出警报信号。
滤波电路：LM358可以用于设计简单的低通或带通滤波器，去除高频噪声。在滤波应用中，LM358的带宽虽有限，但对一般低频应用已足够。
电源管理：LM358常用于电源电压监控电路中，检测电压变化并控制相应电路的开关。通过简单的分压网络设置电压阈值，LM358可以实现电压检测功能。
音频放大器：虽然LM358的增益带宽不高，但在某些低频音频信号放大中也可以发挥作用，尤其是低功耗的音频设备。

LM358的优点与局限性

LM358具有一些显著的优点，例如：

低功耗：LM358的工作电流仅为0.5mA，适用于电池供电的便携设备。
宽电源电压范围：支持3V至32V的电源电压，使其在各种供电环境中都能正常工作。
低输入偏置电流：低偏置电流使其能够处理小信号，适合于传感器信号放大和低功耗应用。
经济性：LM358成本较低，性价比高，适用于大批量生产的消费类电子设备。

尽管LM358有很多优点，但它也存在一些局限性：

增益带宽有限：700kHz的增益带宽积在高频应用中不够用，适合低频信号的处理。
输出摆幅有限：输出端不能完全达到电源电压，需要设计时注意这一限制。
开环增益温度漂移：LM358的增益会随温度变化，可能导致信号放大精度下降。

LM358的注意事项

在实际设计中，使用LM358时需注意以下几点：

电源电压选择：电源电压应在3V到32V之间，避免过高或过低的电源电压，以免影响正常工作。
输入电压范围：确保输入电压在共模输入电压范围内，防止输入电压超出范围引起失真或器件损坏。
反馈电路：设计时，需要合理选择反馈电路，尤其是在高增益应用中，应注意反馈网络的阻值，以确保电路稳定性并防止振荡。反馈电路可以采用电阻、电容等元件组合设计，根据需要调整增益和频率响应。

电源去耦：LM358的电源端应加装适当的去耦电容，以减少电源噪声对放大电路的影响。通常在Vcc与GND之间放置一个0.1μF的陶瓷电容，能够有效滤除高频噪声。去耦电容的值应根据电路的工作频率和实际需求进行选择。
温度影响：LM358的增益和偏置电流可能会随温度变化而漂移，因此在精密测量应用中，温度变化较大的环境下应考虑温度补偿或选用具有温度稳定性的运放。
避免饱和和削波：在设计时，应保证输入信号范围和放大倍数不会导致输出超出最大输出摆幅，否则将出现饱和或削波现象，导致信号失真。合理选择增益值和输入信号范围，以保证输出信号处于线性工作区域。

LM358的典型应用电路

以下是一些常见的LM358应用电路，帮助理解其在实际应用中的实现方式。

1. 基本放大电路

LM358的最常见应用之一是基本的信号放大电路。通过选择适当的反馈电阻和输入电阻，可以控制放大器的增益。例如，反相放大电路的增益为负增益，即 $-R_f / R_{in}$ −Rf/Rin，其中 $R_f$ Rf是反馈电阻， $R_{in}$ Rin是输入电阻。同相放大电路的增益则为正增益，增益值为 $1 + (R_f / R_{in})$ 1+(Rf/Rin)。