Микросхема lm324n характеристика назначение выводов аналоги

Содержание

Микросхема LM324 — операционный усилитель общего применения. LM324 выпускается в двух типах корпусов: DIP и SOIC. В состав LM324 входят четыре независимых операционных усилителя. Диапазон напряжений от 3в до 30в (+15, -15). Микросхема LM324 может работать как при однополярном, так и при двухполярном питании. Диапазон рабочих температур от 0 до +70 градусов по Цельсию.

Если в схеме нужно использовать сразу несколько операционных усилителей, а особых требований например по частоте, выходному току и т.п. нету, то LM324 прекрасный кандидат: в 14 выводном корпусе размещены 4 операционных усилителя общего применения с общим питанием.

Операционные усилители серии LM324 выпускаются несколькими производителями и параметры микросхем от производителя к производителю могут отличаться. Так же разные производители выпускают модификации серии на разные температурные диапазоны и в разных корпусах:

для монтажа в отверстия: DIP14;
для поверхностного монтажа: SO-14, TSSOP-14, QFN16 3×3;
для расширенного температурного диапазона в керамических корпусах.

Например все эти операционные усилители модификации LM324: LM324A, LM324E, LM124, LM224, LM2902, LM2902E, LM2902V, NCV2902.

широкий диапазон питающих напряжений: от 3 до 30В;
может работать как при однополярном, так и при двуполярном питании;
большой коэффициент усиления по напряжению: 100дБ;
широкий частотный диапазон: 1,3МГц;
низкий потребляемый ток на усилитель: 375мкА;
низкий входной ток смещения: 2нА;
низкое входное напряжение смещения, максимум: 5мВ;
не требует внешних цепей частотной коррекции;
диапазон входных напряжений от 0 В.

Цоколевка LM324 в DIP-14, SO-14, TSSOP-14.

Внутренняя структура одного канала:

LM324 схемы включения

Итак, где же предлагает использовать LM324 Texas Instruments:

DVD и блюрей приводы,
Домашние кинотеатры,
Различные датчики,
Мультиметры и осцилографы,
Управление различными двигателями,
Телевизоры,
Весы.

Кстати TI выпускает 324-тые уже более 40 лет – с 1975.
Большое количество операционных усилителей может понадобиться как для схем с большим количеством однотипных каналов, так и в сложных схемах.
Например счетверенный LM324 пригодятся как ни кстати в схеме биквадратного фильтра.

15 thoughts on “ Микросхема LM324 – счетверенный операционный усилитель ”

Документация на LM324 от разных производителей: TI, Onsemi, Fairchild.
Интресно, что номенклатура корпусов у всех разная. Ну и куча отличий по мелочи.

Ничего удивительного в этом нет, производители закупают материалы с разной долей посторонних примесей, вот это и отражается на выходных параметрах. При производстве компонентов с одинаковой маркировкой главное точно воспроизвести основную схему.
Корпус при этом можно выбрать любой, позволяющий рассеивать номинальную мощность.

Нету проблемы купить материалы с такой же долей примесей, как и точно скопировать схемотехнику ( ведь LM324 по сравнению с современными процессорами имеет просто элементарную схему ). Я предполагаю , что просто некоторые «фишки» защищены патентами и конкурентам проходится искать свои пути не повторяя защищенные фрагменты интегральных микросхем.

Не, напряжение смещения у него все же большое. Примерно такое же смещение нуля имели некоторые отечественные ОУ, при том они считались не самыми лучшими. Для работы с сигналами переменного тока LM324 сгодится, но если попытаться использовать ее в качестве УПТ, то «плавание» усиленного напряжения не позволит работать с сигналами малого уровня.

В качестве оффтопа: я тут недавно добыл горстку OP07. Тоже далеко не самые новые операционные усилители, но с напряжением сдвига менее 100 микровольт. По быстрому спаял на них и каких-то советских прецизионных резисторах диффусилитель на макетке. Получил устройство адекватно усиливающее напряжения около 1 милливольта с коэффициентом усиления 100. Блин, я даже не знал, что такое может быть. Пробовал раньше нечто подобное делать на ОУ широкого применения, так напряжение на выходе полностью зависело от направления ветра на Марсе и фаз Луны.

У LM324 самые явные плюсы на мой взгляд, это возможность однополярного питания и четыре ОУ в одном корпусе. Очень ценные свойства для переносной малогабаритной аппаратуры, где вес, размеры и нетребовательность к источнику питания имеют решающее значение.

Как раз OP07 самым доступный из прецизионных операционников: на али от 6 долларов 100шт. Вот правда не знаю оригинальные ли 6 центовые ОУ.
С таким смещение прекрасно подойдут для усиления сигнала с шунтов.

Я на алиэкспресс брал OP07. За оригинальность ничего не скажу, но с напряжением смещения у них все в порядке. Самому не верилось, что за копейки можно приобрести высокоточные ОУ, но работают отменно.
А вот прецизионные резисторы по дешевке уже не купишь. Хорошо, знакомый отдал мне пару сотен советских С2-29 разных номиналов, использую их в ответственных случаях.

По резисторам нормальная фирма Yageo, ставил их токовые шунты. На али есть прецизионные резисторы Yageo 0805 0,125Вт 0.1% ±25ppm/°C.
Стоят 20$ за 200шт. и 120$ за 5000шт. Но это одного номинала, очень жалко что наборы только на 1% и 5%. Был бы набор 5000шт, получалось бы за 2,4 цента отличный резистор.

В нашу цифровую эру в устройствах остается большой процент операционных усилителей, компараторов, оптопар и другой мелочевки, которую при ремонте так или иначе необходимо проверять. И каждый раз с ремонтом подобных устройств возникает проблема проверки этих компонентов на исправность, особенно счетверенных. А быстро их проверить не получается.

Да ну нафик… Панелька на куске макетной платы, несколько резисторов, двуполярный источник питания, вольтметр, вот и все что нужно для быстрой проверки ОУ. Спаять схему усилителя, подключить, измерить напряжение на выходе при подаче какого-то напряжения на вход, убедиться в наличии нуля на выходе в отсутствии сигнала. Все это делается за 15 минут.

Чем лучше у устройства с ремонтопригодностью тем оно больше по размерам и дороже. Мелкие детали труднее паять, но пользоватся компактным устройством удобнее, чем горомоздким но ремонтопригодным.

Вот кстати фото счетверенного L324 из цветного принтера Xerox Phaser 6000.

Рядом элементы в корпусах sot-23, 1206, 0603.

Ну, это естественно и касается не только электронных устройств. Полностью ремонтно-пригодных вещей становится все меньше и меньше. Как правило — это дорогучие эксклюзивы несущие не только практическую, но и эстетическую ценность.
Частично же ремонтируемых — гораздо больше. Платку там, блочёк поменять целиком или дисплей — таких сколько угодно. Да и с полностью ремонтно-пригодными часто поступают таким же образом, потому как быстрей, хоть и дороже. Но время тоже деньги, так что все решает экономическая целесообразность.

Отличная микросхема для экспериментов. Я отрабатываю на ней различные несложные устройства для электрогитар. И перегруз, и тембрблок, и компрессор — все можно сделать на одном корпусе.Мои дети и их друзья — в восторге. Для их группы — это находка. Пробуют , потом делаю на лучших по звуку и шуму микросхемах.

А по мне, так они вполне нормальные и по шуму и по нелинейным искажениям звуковой частоты. По крайней мере, филипсовского производства, другими просто не пользовался. На них и сложные устройства для электроинструментов получаются очень неплохо. А плюсы, которые Root указал выше, делают ее очень востребованной как раз в музыкальной электротехнике, где сплошная Многоканальность (именно с большой буквы) и все это надо микшировать. На один пульт жмени две идет, не меньше. А посчитайте звукосниматели… качество которых, кстати, на звук оказывает большее влияние, чем LM.

Спасибо , порадовали , что по шуму ничего они. У меня как-раз у брата группа мальчиковая (клубная). На плохоньких примочках, зато в красивых китайских коробочках. Тряхну стариной — что-то им сделаю. Одному — звук Сантаны подавай , другому Дайер Стрейтс.На этой микросхеме получится.

Карлос Сантана… вкус хороший, но он на акустике играл, в общем-то. От электроники там только усиление и небольшие вариации с атакой и затуханием звука. Ну, и техника игры на такой гитаре немного другая. Вам, чтоб повторить звук его гитары надо иметь оцифровку Ми его струн и делать цифровой синтезатор, в качестве источника использовав гитару с глухой декой и специальными струнами. В свое время, такими вещами не без успеха занималась Ямаха.
Лучше и проще, сделать приличные аналоговые темброблоки и вариаторы звука на LM324 и искать Свой звук.

Представляет собой микросхема LM324 четыре одинаковых по характеристикам операционных усилителя (ОУ), собранных в едином корпусе, работающих от одного источника питания в большом диапазоне напряжений. Каждый операционник имеет в своем составе входной дифференциальный каскад, защиту от КЗ и внутреннюю частотную коррекцию при единичном усилении.

Характеристики и дешевизна этого прибора обеспечивают ее широкое применённые в радиолюбительских схемах и в промышленной электронике. Она отлично подходит для работы в компактных переносных электронных устройствах.

Конфигурация выводов

Она производится в корпусах DIP-типа: пластиковом CDIP, керамическом PDIP или SO-типа для поверхностного монтажа: SOIC, TSSOP. Конструктивно устройство имеет 14 выводов. Поэтому, в некоторых технических описаниях, встречается обозначение DIP-14 или SO-14.

Назначение выводов для разных корпусов идентичное: 2,3, 5,6, 9,10, 13,12 — входы, 1,7,8,14 – выход, 4 – плюс источника питания, 11 – минус источника питания.

Технические характеристики

Диапазон питающих напряжений U_пит. (V_cc): однополярный источник: +3…30 В, двухполярный источник: ±1.5…±15 В (V);
Дифференциальное входное напряжение Uдиф.(V_IDR): 32 В (V);
Входное нап. Uвх. (V_ICR) от -0.3…32 В (V);
Входной ток I_ICR (при отрицательном V_ICR) 5 мА (mA);
Входной ток I_ICR (при положительном V_ICR) 0.4 мА (mA);

Электрические параметры (при U_пит. +5 В и T_A +25 °C):

Напряжение смещения на входе Uсм (V_IO) от 2…7 мВ (mV);
Входной ток смещения Iвх.(I_IB) от 45…100 нА (nA);
Выходное нап. Uвых_.(Vout): от 0… Uпит. – 1,5 В (V);
Коэффициент усиление (K): 100 дБ (dB);
Ширина полосы пропускания (f) 1 МГц;
Ток потребления без нагрузки I_пот. (I_CC): не более 700 мкА (µA);
Разность входных токов (ток сдвига) Iсдв. (I_IO) от 5…30 нА (nA);
Рассеиваемая мощность P_{Р макс} (P _tod) зависит от типа корпуса: PDIP 1130 мВ(mW); CDIP 1260 мВ(mW); SOIC 800 мВ(mW).
Диапазон рабочих температур окружающей среды T_A: 0…+70°C;
Температура хранения T_хран. (T_str):-65… +150 °C.

Параметры lm324 разных компаний немного отличаются друг от друга, поэтому при разработке своих схем рекомендуется ознакомиться с официальной технической документацией на применяемое устройство от конкретного производителя.

Дифференциальный диапазон входного напряжения достигает напряжения питания. Для lm324 нижний предел диапазона входного синфазного сигнала на 0,3 В ниже, чем V_—, а размах выходного напряжения ограничен снизу значением V_—. Как на входах, так и на выходе предельное значение состовляет на 1,5 В меньше, чем V_+.

Частота единичного усиления fi (от 100 КГц до 30 МГц), это частота на которой коэффициент усиления микросхемы (К) становится равным единице (0 дБ).

Имеет внутреннюю частотной коррекции для единичного усиления.

Диапазон входного синфазного напряжения включает землю.

Длительность короткого замыкания T_кз (Tsc) на выходе неограниченна.

Описание работы

Работа микросхемы lm324n основана на функционировании внутри неё одновременно четырех ОУ. Все усилители запитываеются от одного источника питания, имеют инвертирующий, не инвертирующий входы и одни выход. Источник питания может быть однополярным или двухполярным.

Рассмотрим внутреннюю схему одного из операционных усилителей c однополярным питанием. Возьмем её прямо из даташит на LM324.

Функционально каждый операционный усилитель состоит из: дифкаскада, а так же каскадов промежуточного и выходного усиления.

Дифференциальный каскад, выполняет функции усиления разности подаваемых на вход напряжений (V₊ и V_—) и нейтрализации синфазных сигналов. Обеспечивает высокое сопротивление на входе.

Промежуточный каскад обеспечивает балансировку операционника (установку на выходе нулевого напряжения при замкнутых входах), согласование сопротивлений дифференциального и выходного каскадов, а так же частотную коррекцию (защиту от самовозбуждения).

Выходной каскад обеспечивает низкое выходное сопротивление, требуемую мощность в нагрузке, ограничение тока и защиту при коротком замыкании.

Маркировка

Серия LM основана на интегральных микросхемах производства National Semiconductor. Приставка LM изначально означала linear monolithic (линейный, монолитный) и применялась для обозначения усилителей общего назначения (General Purpose) к которым не предъявлялись жестких требований. Цифры “324” указывают на серийный номер микросхемы. «-N», в конце серийника, обозначаются устройства, приобретенные Texas Instruments у National Semiconductor. В сентябре 2011 году National Semiconductor была передана Texas Instruments, которая не изменила приставку LM в своей продукции. Поэтому в настоящее время маркировка LM является кодом производителя Texas Instruments, но её широко используют другие производители при выпуске своих аналогов этой микросхемы.

Микросхемы LM324 и такая же с буквой N имеют одинаковые физические и электрические характеристики. У многих производителей символы “-N” , в конце маркировки, указывает на пластиковый тип корпуса микросхемы — DIP14.

Следует также отметить, что фирмы-производители постоянно совершенствуют свою продукцию. В настоящее время появились превосходящие по ряду функций модификации, например: LM324K, LM324KA с внутренней защитой от электрического разряда (HBM ESD); микромощные LP324 с током потребления 21 мкА; низковольтные LMV324, с напряжением питания от 2,7 В до 5,5 В; LPV324, изготавливаемые по технологии BiCMOS и током потребления 9 мкА и др. Усилители с символом «А» в маркировке, например “ LM324A-N ”, будут иметь лучшие характеристики по V_IO по сравнению c другими (без «A»).

Аналог LM324

Список импортных аналогов LM324: ULN4336N, GL324, LA6324, IR3702, HA17324, MB3614, NJM2902D, SG324N, TDB0124, UA324, TA75902P, российские 1401УД2 и 435УД2.

Сфера применения

Наибольшую популярность LM324 нашел, с применением типовых схем отрицательной обратной связи. Его применяют при создании различных многофункциональных устройств: интеграторах, дифференциаторах, демодуляторах, логарифмических усилителях, сумматорах, суммирующе-вычитающих устройств, амплитудных регуляторах, генераторах и др. В связи с постоянным совершенствованием рассматриваемого устройства, появляются множество различных приборов использующих lm324, например:

ИБП;
схема датчика движения для освещения;
схема терморегулятора инкубатора Нептун и дт.

Простая схема усилителя на LM324

Рассмотрим одну из простейших схем на LM324 с отрицательной обратной связью (ООС) -повторитель напряжения. Как правило, изучение темы по ОУ начинают с повторителя напряжения. Эту схему еще называют усилитель у которого имеет коэффициент усиления по напряжению равен единице. В идеале это означает, что операционный усилитель не обеспечивает какого-либо усиления сигнала и напряжение выходного сигнала совпадает с входным. То есть, если 5 В подается на вход операционного усилителя, то 5 В будет на его выходе.

Но это утверждение справедливо для идеального операционного усилителя, а не для рассматриваемого в статье LM324. Так как это не виртуальная, а реальная микросхема ее характеристики отличаются от идеальных. Рассмотрим график зависимости выходного напряжения от входного для lm324.

На графике, в области «A» показано изменение фазы на выходе. Такое может произойти при появлении отрицательного напряжения на входе микросхемы и может привести к нежелательным последствиям – выводу её из строя.

Так же, на графике видно, что напряжение на выходе усилителя растет с увеличением входного. Но оно не может расти бесконечно, и ограничено напряжением питания микросхемы 5 В и особенностями её работы. Так, напряжения на входах незначительно разнятся, через них течёт небольшой по величине ток, поэтому напряжение на выходе будет немного отличаться от подаваемого. На графике, в области “С”, видно предельное выходное напряжение 3.8 В для рассматриваемой схемы усиления, запитанной от 5 В.

На практике, повсеместно приходится работать с активными электронными компонентами, которые имеют достаточно слабый выходной ток. Например, такими как микрофон. Подключение к нему элемента с маленьким сопротивлением приведет к снижению напряжения выходного сигнала, создаваемого с его помощью. В таких случаях можно использовать повторитель напряжения, который имеет большое входное и низкое выходное сопротивление, соответственно не будет уменьшать или искажать подаваемый на вход сигнал.

Повторитель напряжения далеко не самая распространенная типовая схема применения для этой микросхемы. На основе данного ОУ создаются и продолжают совершенствоваться другие типовые решения, на основе которых работают современные электронные устройства.

Схема светодиодной мигалки на lm324

Данная схема довольно проста и позволяет достаточно плавно управлять включением и выключением светодиодов. Мигалка использует дополнительно два транзистора. Стоить обратить внимание что от емкости конденсатора C1 и базового сопротивления резистора R3 будет зависеть скорость переключения.

Безопасность при эксплуатации

Иногда, не все каналы lm324 используются в проекте. Если это так, то неиспользуемые должны быть подключены таким образом, чтобы не влиять на другие. Варианты подключения неиспользуемых каналов смотрите в даташите производителя.

При определенных условиях полярность выходного напряжения может стать инвертированной, что может повредить микросхему. Это характерно в схемах компаратора и повторителя напряжения. Для того, чтобы избежать появление отрицательного напряжения (инверсии фазы) на входе, производители рекомендуют добавлять последовательно на неинвертирующий вход схемы резистор, который будет ограничивать входной ток до 1 мА и ниже. Такая величина входного тока позволит снизит риск повреждения устройства.

Все входы операционных усилителей не должны быть подключены на землю на прямую. Всегда необходимо добавлять некоторое сопротивление, чтобы ограничить ток до 10 мА и меньше. Все входные контакты должны включать диод от входа до Gnd. В схемах с двумя источниками питания, контакт Gnd будет отрицательным. Тем не менее, во время включения, выключения питания или случаях внезапной неисправности по напряжению, вывод Gnd может стать положительным. Если это произойдет, то по заземленному входному контакту потечет большой ток, способный повредить микросхему.

Добавление последовательного резистора от 1 кОм до 10 кОм на входе может избавить ее от поломки.Не допускается подключение к источнику питания с обратной полярностью, так как lm324n может перегреться и выйти из строя.

Производители

Ниже представлены даташит основных производителей lm324:

Производитель российского аналога микросхемы Электроника и связь.