Усилитель токового шунта lm358

Один из самых простых способов измерения тока в электрической цепи — это измерение падения напряжения на резисторе, включенном последовательно с нагрузкой. Но при прохождении тока через этот резистор, на нем выделяется бесполезная мощность в виде тепла, поэтому оно выбирается минимально возможной величины, что в свою очередь влечет за собой последующее усиление сигнала. Следует отметить, что приведенные ниже схемы позволяют контролировать не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с соответствующими искажениями, определяемыми полосой пропускания усилительных элементов.

Схема измерения тока нагрузки в отрицательном полюсе приведена на рисунке 1.

Эта схема и часть информации заимствована из журнала «Компоненты и технологии» №10 за 2006г. Михаил Пушкарев pmm@midaus.com
Преимущества:
• низкое входное синфазное напряжение;
• входной и выходной сигнал имеют общую «землю»;
• простота реализации с одним источником питания.
Недостатки:
• нагрузка не имеет непосредственной связи с «землей»;
• отсутствует возможность коммутации нагрузки ключом в отрицательном полюсе;
• возможность выхода из строя измерительной схемы при коротком замыкании в нагрузке.

Измерение тока в отрицательном полюсе нагрузки не представляет сложности. Для этой цели подходит много ОУ, предназначенных для работы с однополярным питанием. Схема измерения тока с применением операционного уси¬лителя приведена на рис. 1. Выбор конкретного типа усилителя определяется требуемой точностью, на которую в основном влияет смещение нуля усилителя, его температурный дрейф и погрешность установки усиления, и необходимым быстродействием схемы. В начале шкалы неизбежна значительная погрешность преобразования, вызванная ненулевым значением минимального выходного напряжения усилителя, что для большинства практических применений несущественно. Для исключения этого недостатка требуется двухполярное питание усилителя.

Измерение тока в положительном полюсе нагрузки


Достоинства:
• нагрузка заземлена;
• обнаруживается короткое замыкание в нагрузке.
Недостатки:
• высокое синфазное входное напряжение (зачастую очень высокое);
• необходимость смещения выходного сигнала до уровня, приемлемого для последующей обработки в системе (привязка к «земле»).
Рассмотрим схемы измерения тока в положительном полюсе нагрузки с использованием операционных усилителей.

В схеме на рис. 2 можно применить любой из подходящих по допустимому напряжению питания операционный усилитель, предназначенный для работы с однополярным питанием и максимальным входным синфазным напряжением, достигающим напряжения питания, например AD8603. Максимальное напряжение питания схемы не может превышать максимально допустимого напряжения питания усилителя.

Но есть ОУ, которые способны работать при входном синфазном напряжении, значительно превышающем напряжение питания. В схеме с применением ОУ LT1637, изображенной на рис. 3, напряжение питания нагрузки может достигать 44 В при напряжении питания ОУ, равном 3 В. Для измерения тока в положительном полюсе нагрузки с весьма малой погрешностью подходят такие инструментальные усилители, как LTC2053, LTC6800 от Linear Technology, INA337 от Texas Instruments. Для измерения тока в положительном полюсе есть и специализированные микросхемы, например — INA138 и INA168.

INA138 и INA168

— высоковольтные, униполярные мониторы тока. Широкий диапазон входных напряжений, низкий потребляемый ток и малые габариты — SOT23, позволяют использовать эту микросхему во многих схемах. Напряжение источника питания от 2.7 В до 36 В для INA138 и от 2.7 В до 60 В для INA168. Входной ток — не более 25мкA, что позволяет производить измерение падения напряжения на шунте с минимальной ошибкой. Микросхемы являются преобразователями ток — напряжение с коэффициентом преобразования от1 до 100 и более. INA138 и INA168 в корпусах SOT23-5 имеют диапазон рабочих температур -40°C к +125°C.
Типовая схема включения взята из документации на эти микросхемы и показана на рисунке 4.

OPA454

— новый недорогой высоковольтный операционный усилитель компании Texas Instruments с выходным током более 50 мА и полосой пропускания 2,5 МГц. Одно из преимуществ — высокая стабильность OPA454 при единичном коэффициенте усиления.

Внутри ОУ организована защита от превышения температуры и перегрузки по току. Работоспособность ИС сохраняется в широком диапазоне напряжений питания от ±5 до ±50 В или, в случае однополярного питания, от 10 до 100 В (максимум 120 В). У OPA454 существует дополнительный вывод «Status Flag» — статусный выход ОУ с открытым стоком, — что позволяет работать с логикой любого уровня. Этот высоковольтный операционный усилитель обладает высокой точностью, широким диапазоном выходных напряжений, не вызывает проблем при инвертировании фазы, которые часто встречаются при работе с простыми усилителями.
Технические особенности OPA454:
Широкий диапазон питающих напряжений от ±5 В (10 В) до ±50 В (100 В)
(предельно до 120 В)
Большой максимальный выходной ток > ±50 мА
Широкий диапазон рабочих температур от -40 до 85°С (предельно от -55 до 125°С)
Корпусное исполнение SOIC или HSOP (PowerPADTM)
Данные на микросхему приведены в «Новости электроники» №7 за 2008г. Сергей Пичугин

Усилитель сигнала токового шунта на основной шине питания.

В радиолюбительской практике для схем, параметры которых не столь жесткие, подойдут дешевые сдвоенные ОУ LM358, допускающие работу с входными напряжениями до 32В. На рисунке 5 показана одна из многих типовых схем включения микросхемы LM358 в качестве монитора тока нагрузки. Кстати не во всех «даташитах» имеются схемы ее включения. По всей вероятности эта схема явилась прототипом схемы, приведенной в журнале «Радио» И. Нечаевым и о которой я упоминал в статье «Индикатор предельного тока».
Приведенные схемы очень удобно применять в самодельных БП для контроля, телеметрии и измерения тока нагрузки, для построения схем защиты от коротких замыканий. Датчик тока в этих схемах может иметь очень маленькое сопротивление и отпадает необходимость подгонки этого резистора, как это делается в случае обычного амперметра. Например, напряжение на резисторе R3, в схеме на рисунке 5 равно: Vo = R3∙R1∙IL / R2 т.е. Vo = 1000∙0,1∙1A / 100 = 1В. Одному амперу тока, протекающему через датчик, соответствует один вольт падения напряжения на резисторе R3. Величина этого соотношения зависит от величины всех резисторов входящих в схему преобразователя. Отсюда следует, что сделав резистор R2 подстроечным, можно спокойно им компенсировать разброс сопротивления резистора R1. Это относится и к схемам, показанным на рисунках 2 и 3. В схеме, представленной на рис. 4, можно изменять сопротивление нагрузочного резистора RL. Для уменьшения провала выходного напряжения блока питания, сопротивление датчика тока – резистор R1 в схеме на рис.5 вообще лучше взять равным 0,01 Ом, изменив при этом номинал резистора R2 на 10 Ом или увеличив номинал резистора R3 до 10кОм.

Читайте также:  Учетная запись службы kdc

Говоря операционный усилитель, я зачастую подразумеваю LM358. Так как если нету каких-то особых требований к быстродействию, очень широкому диапазону напряжений или большой рассеиваемой мощности, то LM358 хороший выбор.

Какие же характеристики LM358 принесли ему такую популярность:

  • низкая стоимость;
  • никаких дополнительных цепей компенсации;
  • одно или двуполярное питание;
  • широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В;
  • Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс;
  • Ток потребления: 0,7 мА;
  • Низкое входное напряжение смещения: 0,2 мВ.

LM358 цоколевка

Так как LM358 имеет в своем составе два операционных усилителя, у каждого по два входа и один выход (6 — выводов) и два контакта нужны для питания, то всего получается 8 контактов.

LM358 корпусируются как в корпуса для объемного монтажа (LM358N — DIP8), так и в корпуса для поверхностного монтажа (LM358D — SO8). Есть и металлокерамическое исполнение для особо тяжелых условий работы.
Я применял LM358 только для поверхностного монтажа – просто и удобно паять.

Аналоги LM358

Полные аналоги LM358 от разных производителей NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.
Для LM358D — KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G.

Вместе с LM358 выпускается большое количество похожих операционных усилителей. Например LM158, LM258, LM2409 имеют аналогичные характеристики, но разный температурный диапазон работы.

Тип Минимальная температура, °C Максимальная температура, °C Диапазон питающих напряжений, В
LM158 -55 125 от 3(±1,5) до 32(±16)
LM258 -25 85 от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358 70 от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358 -40 85 от 3(±1,5) до 26(±13)

Если диапазона 0..70 градусов не хватает, то стоит применить LM2409, однако следует учитывать что у неё диапазон питания уже:

Кстати если нужен только один операционный усилитель в компактном 5 выводном корпусе SOT23-5 то вполне можно применить LM321, LMV321 (аналоги AD8541, OP191, OPA337).
Наоборот, если нужно большое количество рядом расположенных операционных усилителей, то можно применить счетверенные LM324 в 14 выводном корпусе. Можно вполне сэкономить пространство и конденсаторы по цепям питания.

LM358 схема включения: неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления этой схемы равен (1+R2/R1).
Зная сопротивления резисторов и входное напряжение можно посчитать выходное:
Uвых=Uвх*(1+R2/R1).
При следующих значениях резисторов коэффициент усиления будет равен 101.

LM358 схема включения: мощный неинвертирующий усилитель

Для этой схемы коэффициент усиления по напряжению равен 10, в общем случае коэффициент усиления этой схемы равен (1+R1/R2).
Коэффициент усиления по току определяется соответствующим коэффициентом транзистора VT1.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение — ток


Выходной ток этой схемы будет прямо пропорционален входному напряжению и обратно пропорционален значению сопротивления R1.
I=Uвх/R, [А]=[В]/[Ом].
Для сопротивления резистора R1 равного 1 Ом, каждый Вольт входного напряжения будет давать, один Ампер выходного напряжения.

LM358 схема включения: преобразователь ток — напряжение


А эта схема нужна для преобразования малых токов в напряжение.
Uвых = I * R1, [В]= [А]*[Ом].
Например при R1 = 1 МОм, ток через 1 мкА, превратиться в напряжение 1В на выходе DA1.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель

Эта схема дифференциального усилителя с высоким входным сопротивление, может применятся для измерения напряжении источников с высоким внутренним сопротивлением.
При условии, что R1/R2=R4/R3, выходное напряжение можно рассчитать как:
Uвых = (1+R4/R3)(Uвх1 – Uвх2).
Коэффициент усиления соответственно будет равен: (1+R4/R3).
Для R1 = R2 = R3 = R4 = 100 кОм, коэффициент усиления будет равен 2.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

Стоит отметить, что предыдущая схема не позволяет подстраивать коэффициент усиления, так как требует одновременного изменения двух резисторов. Если необходимо иметь возможность регулировки коэффициента усиления в дифференциальном усилителе, то можно воспользоваться схемой на трех операционных усилителях.
В данной схеме подстройка коэффициента усиления осуществляется за счет регулировки резистора R2.
Для этой схемы нужно соблюсти условия равенства значений сопротивлений резисторов: R1 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7.
Тогда коэффициент усиления будет равен: (1+2*R1/R2).
Uвых = (1+2*R1/R2)(Uвх1 – Uвх2).

Читайте также:  Томб райдер 2018 игра прохождение тайный город

LM358 схема включения: монитор тока

Еще одна интересная схема позволяющая измерять ток в питающем проводе и состоящая из шунта R1, операционного усилителя npn – транзистора и двух резисторов.

  • DA1 – LM358;
  • R1 – 0,1 Ом;
  • R2 – 100 Ом;
  • R3 – 1 кОм.

Напряжение питания операционного усилителя должно быть минимум на 2 В, выше напряжения нагрузки.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота

И напоследок схема которую можно использовать в качестве аналого-цифрового преобразователя. Нужно только подсчитать период или частоту выходных сигналов.

  • C1 – 0,047 мкФ;
  • DA1 – LM358;
  • R1 – 100 кОм;
  • R2 – 50 кОм;
  • R3,R4,R5 – 51 кОм;
  • R6 — 100 кОм;
  • R7 — 10 кОм.

26 thoughts on “ LM358 схема включения ”

Наверное — это самый распространенный операционник. Как раз тот случай, когда усредненные характеристики детали, делают ее востребованной в любых стандартных устройствах. Возможность сносно работать в различных режимах позволяет использовать в УМЗЧ, параметрических и импульсных стабилизаторах, генераторах, модуляторах, регуляторах и т.д. Из-за надежности, обусловленной простотой, используется и в бытовой, и в промышленной, и, даже, военной технике.

Востребованной ее делает крайне низкая цена, я их брал по 3,5 руб. Взял сотню, теперь леплю эти «семечки» куда только можно. Кроме звукоусиливающей аппаратуры, конечно, где посредственные частотные и скоростные параметры накладывают серьезные ограничения на использование LM358. Что любопытно, у этого простенького ОУ довольно большое допустимое синфазное напряжение, что позволяет использовать его в качестве усилителя напряжения с шунта в «горячем» проводе источника питания с выходным напряжением до 27 вольт. Как на девятом рисунке в публикации. Только с напряжением смещения у него не очень, поэтому приходится сопротивление шунтов выбирать побольше, компенсируя низкую точность операционного усилителя. Но что тут поделать? Инструментальный усилитель за 3 рубля не купишь…

Можно и в звуковых усилителях использовать, но, не в виде предварительного каскада усиления, конечно, тут полностью поддерживаю. Ресиверы, вообще одно из немногих устройств, в каскады усиления которых, современные технологии не добрались. Понимаю, что сейчас кругом МП3, но после качественного ЦАП, микросхемам делать уже нечего. Если мы говорим о верном Hi-Fi (High-Fidelity) стерео-звуке, конечно. В аппаратуре такого уровня, даже применение вакуумных радиоламп до сих пор актуально и востребовано.

Не подскажете пару радиосхем на вакуумных лампах. Лампы есть, а вот схем не могу найти, даже в интернете. Помню, в детстве, был у меня катушечный магнитофон «Астра», так в нём целых три лампы стояло, звук был громкий, но качество конечно оставляло желать лучшего.

Качество звука было неважным — из-за плохого качества магнитных носителей и звукоснимателей, а не из-за усиления НЧ! Усилитель только подчеркивал эти недостатки. Плюс «звукоизлучатели» вносили свою лепту. Да и усилитель-усилителю рознь, несмотря на использованные в нем элементы. Многие старые магнитофоны, по вышеуказанной причине, оснащались изначально некачественным, упрощенным выходным каскадом.
А какие у вас лампы? Их разнообразие побольше, чем у транзисторов, особенно биполярных. Схемы найти трудно, но не невозможно, сложнее — под определенные лампы, особенно, если это две ГУ-50.

Схемы на радиолампах в большом количестве имеются в книгах по радиоэлектронике, например есть знаменитая книга «Юный радиолюбитель» авторы Борисов, В.Г. http://tehosnova.ru/knigi/elektronika/borisov_vg_uniy_radiolubitel_7_izd_p.zip

не прикалывайтесь, в стандарт hi-fi влазят почти все современные звуковоспроизводящие устройства)

Интересно, что цоколи большинства сдвоенных (стерео 🙂 ) операционных усилителей одинаковы. Не исключено, что это некий промышленный стандарт.

Стандартизация — основа взаимозаменяемости, не следовать ей — свернуть на путь ведущий к невостребованности. Позволить себе такое, может далеко не каждый, к чему это приведет, можно представить на примере бывшего СССР. И соответствие однотипных устройств должно быть максимальным: схематично, параметрично и метрично. Это закон, причем, закон не джунглей, а цивилизации.

Greg, сколько Вам лет? Что Вы знаете о стандартизации в СССР и до него?

А что знаете Вы?Весьма интересно …

http://youtu.be/Emzo-da5DQc пример взаимозаменяемости импорт совок

Данную микросхему широко используют, как в промышленности так и среди радиолюбителей. Она проверена работает без проблем. Может автор дополнит и другими интересными схемами применение данной микросхемы.
Подскажите предельное напряжении +U нагр в (LM358 схeмa включeния: монитор токa) измерение тока.

Максимальное синфазное напряжение для LM358 составляет 28 вольт при напряжении питания ОУ 30 вольт. Синфазное напряжение — напряжение приложенное одновременно к обоим входам ОУ относительно общего провода. В данной схеме входное синфазное напряжение это и есть +Uнагр, которое прикладывается к входам LM358 через резисторы R2 и R1. Т.е. Uнагр может быть величиной до 28 вольт.

Я LM358 использовал для усиления напряжения с шунта в импульсном стабилизаторе тока и напряжения. Схема самая банальная — операционный усилитель в дифференциальном включении с двуполярным питанием. Работает прекрасно, напряжение на выходе практически не зависит от напряжения на выходе блока питания, и строго пропорционально напряжению на шунте. Напряжение с выхода подавал на микроамперметр (индикатор тока) и на один из управляющих выводов TL494.

«операционный усилитель в дифференциальном включении с двуполярным питанием» Здравствуйте, а можно попросить у вас схемку. Я собирал аналогично, но где то ошибки, не могу найти, не работает. вернее с однополярным работает, с двухполярным нет.

Datasheet на семейство ОУ LM158, LM258, LM358 и LM2904 от Texas Instruments.

Читайте также:  Цифровой фильтр высоких частот

На микросхеме LM358 можно легко собрать приемник прямого детектирования. Например, если прямой вход LM358 соединить с диодным детектором на двух ГИ401А, включенных по схеме с удвоением напряжения, а на выходе усилителя добавить последовательную цепочку из сопротивления и светодиода, то можно получить простенький индикатор электромагнитного поля. Собранный по такой схеме индикатор с проволочной антенной всего 10 см, пеленговал мобильный телефон, уже с расстояния 5 метров.
Неплохие результаты LM358 показывает и в микрофонном усилителе, но хотелось бы знать ваше мнение насчет использования такой микросхемы в эквалайзере.

В эквалайзерах, особенно графических, данная микросхема демонстрирует тоже довольно неплохие параметры, как и в параметрических, в принципе. Тут есть один, небольшой, нюанс. Если использовать квадратичный фильтр, то как раз получается один корпус на полосу. Если же фильтр биквадратный, то придется ставить уже два корпуса. Тут есть смысл задуматься над применением счетверенной LM324. Но LM358, на мой взгляд, предпочтительней из-за большей чувствительности. Да и вдруг вам захочется кубических фильтров.

OP221 это не полный аналог LM358

Greg подскажите схему, чтобы отключало солнечную батарею от аккумулятора при 14,4 вольта, если можно попроще на выходе чтобы стояло реле, , я начинающий радиолюбитель. Спасибо!

Отличная статья. Очень помогло. Большое спасибо!

Вопрос по «LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота»
Подскажите пожалуйста,будет ли эта схема работать от значения 0 гц?
И если да,то приблизительно какое максимальное значение частоты получится
на выходе.
И еще:как сформировать значение Uпит./2?Можно ли применить делитель на двух резисторах?

Да, можно. Даже нужно.

Болтуны! Сх напр-частота не работает. Говорите о чем угодно, пустой базар. Ни какой конкретики. Вы ее сами то собирали!? Как минимум первый ОУ поменять входы (т.е. перевернуть ОУ относит гориз плоскости). Или где то ошибка, но в таком виде не работает. Давайте комментируйте, но тлк по делу.

На DA1.1, R1, R3, R4 собран интегратор, так что схема включения правильная. DA1.2 нужен для обратной связи, чтобы из интегратора получить мультивибратор.

Микросхема LM358 как написано в его DataSheet является универсальным решением, так как схема включения большинства популярных устройств весьма проста, в случаях отсутствия жестких требований к высокому быстродействию, рассеиваемой мощности и нестандартному питающему напряжению. Небольшая стоимость, отсутствие необходимости подключения дополнительных элементов частотной коррекции, возможность использования во всем диапазоне стандартных питающих напряжений (до +32В) и низкий потребляемый ток, делают его кандидатом номер один для электронных проектов с ОУ.

LM358 цоколевка

LM358 состоит из двух ОУ, каждый имеет по 4 вывода, имеющих свое назначение. Всего получается 8 контактов. Производятся в нескольких видах корпусного исполнения, для объемного DIP и поверхностного монтажа на плату SO. Так же могут встречается в усовершенствованных корпусах SOIC, VSSOP, TSSOP.

Назначение контактов для всех видов корпусов совпадает: 2,3, 5,6, — входы, 1,7 – выходы, 4 – минус источника питания, 8 – плюс источника питания.

Технические характеристики

Ниже указаны предельные допустимые значения условий эксплуатации для диапазона рабочих температур окружающей среды TA от 0 до +70 °C, если не указано иное.

Основные электрические характеристики, при температуре окружающей среды TA = 25 °C.

Рекомендуемые условия эксплуатации в диапазоне рабочих температур окружающей среды, если не указано иное:

Подверженность устройства повреждению от электростатического разряда (ESD):

Также у данного устройства есть тепловые характеристики:

Схемы подключения

Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.

Схема в мощном неинвертирующим усилителе.

Преобразователь напряжения — ток.

Схема с дифференциальным усилителем.

Неинвертирующий усилитель средней мощности.

Аналоги

Аналогами LM358 можно считать микросхемы в которых указываются идентичные характеристики. К таким относятся: LM158, LM258, LM2904, LM2409. Эти микросхемы незначительно отличаются от описываемой своими тепловыми параметрами и подойдут в качестве замены для большинства проектов.

Для ее замены можно использовать: GL 358, NE 532, OP 04, OP 221, OP 290, OP 295, OPA 2237, TA7 5358-P, UPC 358C, AN 6561, CA 358E, HA 17904. Отечественные аналоги lm358: КР 1401УД5, КР 1053УД2, КР 1040УД1.

Для замены также может подойти аналог по электрическим параметрам, но уже c четырьмя ОУ в одной микросхеме — LM324.

Маркировка

Префикс LM сначала использовался при маркировке общего назначения компанией National Semiconductor. Цифры “358” это ее серийный номер. В 2011 году эта компания была приобретена другим производителем электроники Texas Instruments. С этого года префикс “LM” является кодом производителя Texas Instruments, но несмотря на это, этот код используют и другие производители при маркировке своей продукции.
Микросхемы LM358, LM358-N и LM358-P имеют одинаковые технические параметры. У большинства компаний-производителей символами “-N” , “-P” обозначаются пластиковые корпуса PDIP.

В технических описания встречается такие виды: LM358A, LM358B, LM358BA. Так указывается версии следующего поколения промышленного стандарта LM358. Устройства «B» могут быть доступны в более современных микрокорпусах TSOT и WSON.

Применение

Lm358 широко используется в:

  • устройствах типа «мигающий маяк»;
  • блоках питания и зарядных устройствах;
  • схемах управления двигателем;
  • материнских платах;
  • сплит системах внутреннего и наружного применения;
  • бытовой технике: посудомоечные, стиральные машины, холодильные установки;
  • различных видах инверторов;
  • источниках бесперебойного питания;
  • контроллерах и др.

Возможности применения микросхемы производители обычно указывают в технических описаниях на свои устройства.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector