Микросхемы серии LM324 широко используются в схемотехнике благодаря простоте и надежности. В статье мы разберем особенности, схемы включения и применения микросхемы LM324N - популярного 4-канального операционного усилителя.
Описание и характеристики микросхемы LM324N
Микросхема LM324N была разработана компанией National Semiconductor в конце 1970-х годов. Она представляет собой 4-канальный операционный усилитель и содержит в одном корпусе четыре независимых усилителя. Благодаря простоте схемы, низкой стоимости и удобству использования микросхема LM324N быстро завоевала популярность и стала широко применяться.
Внутренняя структура LM324N включает в себя входной каскад на полевых транзисторах и выходной каскад на биполярных транзисторах. Входные и выходные каскады развязаны с помощью эмиттерного повторителя.
Основные технические характеристики LM324N:
- Напряжение питания: 3-32В
- Ток потребления: 0,8 мА
- Коэффициент усиления: 100 дБ
- Полоса пропускания: 1 МГц
- Входное сопротивление: 2 МОм
- Выходное сопротивление: 75 Ом
Микросхема LM324N выпускается в корпусах DIP14, SO14 и др. Назначение выводов:
- Выход 1
- Отрицательный вход 1
- Положительный вход 1
- Питание +V
- Отрицательный вход 2
- Положительный вход 2
- Выход 2
- Питание -V
- Положительный вход 3
- Отрицательный вход 3
- Питание -V
- Выход 3
- Положительный вход 4
- Выход 4
Основными зарубежными аналогами LM324N являются микросхемы серий TL074, TL084 производства Texas Instruments. Из российских аналогов можно выделить 155УД2, 140УД17.
Типовые схемы включения LM324N
Рассмотрим основные схемы включения операционного усилителя LM324N.
Подключение питания
Для работы LM324N требуется однополярное напряжение питания величиной от 3 до 32 В, подаваемое на выводы 4 и 11. Наиболее часто используется напряжение 5 или 12 В.
При использовании двухполярного источника питания его отрицательный вывод подключается к выводу 11, а положительный - к выводу 4.
Инвертирующий усилитель на LM324N
Данная схема позволяет усилить входной сигнал с инверсией фазы. Коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2.
Неинвертирующий усилитель на LM324N
Эта схема обеспечивает усиление входного сигнала без инверсии фазы. Коэффициент усиления рассчитывается по формуле (R2+R1)/R1.
Повторитель напряжения на LM324N
Для реализации повторителя напряжения (буфера) с коэффициентом усиления 1 неинвертирующий и инвертирующий входы OP1 объединяются.
Сумматор на LM324N
С помощью LM324N можно реализовать схему сумматора, складывающую несколько входных сигналов.
Компаратор с гистерезисом на LM324N
Данная схема позволяет сравнивать входное напряжение с опорным и выдавать логический сигнал на выходе.
Дифференциальный каскад на LM324N
Для построения дифференциального каскада инвертирующий и неинвертирующий входы объединяются и подаются на один сигнал.
Примеры применения LM324N
Рассмотрим практические примеры использования микросхемы LM324N в различных устройствах.
Усилитель электретного микрофона на LM324N
Для усиления сигнала с электретного микрофона часто используется схема неинвертирующего усилителя на LM324N с коэффициентом усиления около 100.
Генератор пилообразного напряжения на LM324N
Генератор пилообразного сигнала можно собрать на LM324N с использованием RC-цепочки, определяющей частоту.
Индикатор уровня звука на LM324N
Простой индикатор уровня звука реализуется на компараторах LM324N и светодиодах.
LM324N в схеме ограничителя амплитуды
Для ограничения амплитуды сигнала используют диодный ограничитель и усилитель LM324N.
LM324N в схеме защиты от перенапряжений
Микросхема LM324N применяется для защиты устройств от выбросов напряжения совместно с TVS-диодами, варисторами.
Регулятор яркости на LM324N
Простой регулятор яркости светодиодов можно реализовать на LM324N с переменным резистором в цепи обратной связи.
Контроллер заряда аккумулятора на LM324N
Для контроля заряда АКБ часто используют простую схему на компараторе LM324N.
Рекомендации по использованию LM324N
При разработке устройств на микросхеме LM324N следует учитывать ряд важных нюансов.
Выбор элементной базы
Необходимо подбирать радиоэлементы с соответствующими характеристиками, в частности, конденсаторы должны иметь низкую эквивалентную последовательную индуктивность.
Расчет параметров схемы
При расчете параметров схем следует учитывать полосу пропускания, входное и выходное сопротивление, температурные коэффициенты LM324N.
Пусконаладка устройств на LM324N
При наладке схем на LM324N важно соблюдать требования к напряжениям питания, не допускать превышения допустимых токов и мощностей.
Поиск неисправностей в схемах с LM324N
Типичными неисправностями являются обрыв или короткое замыкание в цепях питания, неправильный выбор номиналов резисторов и конденсаторов.
Замена LM324N на аналоги
При замене LM324N следует выбрать аналог с совместимыми выводами и электрическими характеристиками.
Расчет тепловых режимов LM324N
Необходимо учитывать максимально допустимую температуру кристалла и обеспечивать эффективный теплоотвод с корпуса микросхемы.
Эксплуатация LM324N в нештатных условиях
При эксплуатации схем с LM324N вне допустимого температурного диапазона следует принимать меры по стабилизации температурного режима.
