Chức năng của LM358 – Học Điện Tử

Mạch LM358 – Chức năng của LM358

Chức năng của LM358 : LM358 có hai bộ khuếch đại thuật toán có độ lợi cao độc lập, công suất thấp, op-amp hai kênh, độ lợi cao và bù tần số bên trong.

IC LM358 có thể xử lý nguồn điện áp từ 3V đến 32V DC và dòng điện lên đến 20mA trên mỗi kênh. Nó bao gồm 8 chân trong đó có hai bộ khuếch đại thuật toán.

Trong IC này, chúng tôi có hai bộ khuếch đại thuật toán mà chúng ta có thể sử dụng như một bộ so sánh.  Việc tiêu hao năng lượng thấp cũng làm cho LM358 trở thành một lựa chọn tốt cho hoạt động của pin. Nói chung khi ta nhận được tín hiệu từ cảm biến thường có giá trị nhỏ. Ví dụ như ta nhận được 0,3V từ cảm biến. Bằng cách sử dụng 0,3V, chúng ta không thể ON / OFF led hoặc relay.  Vậy chức năng của LM358IC là nó sẽ lấy tín hiệu từ cảm biến và so sánh với điện áp tham chiếu(điện áp đặt). Sau đó, IC này sẽ quyết định xem điện áp lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp tham chiếu bằng cách đưa ra ở phí đầu ra là tín hiệu cao hay thấp. Đây là phần trả lời cho thắc mắc Ic LM358 làm gì.

LM358 là một ứng dụng linh hoạt, nó có thể được sử dụng như bộ so sánh để so sánh các tín hiệu khác nhau, khuếch đại tín hiệu từ nhiều bộ chuyển đổi hoặc cảm biến đến các khối khuếch đại dc hoặc bất kỳ chức năng op-amp nào.

Sơ đồ chân LM358 : 

Hoạt động bộ khuếch đại:

Về cơ bản nó là một thiết bị khuếch đại độ lợi điện áp DC , chúng được thiết kế lý tưởng cho điều hòa tín hiệu,  khuếch đại DC, lọc và được sử dụng với các thành phần phản hồi bên ngoài như tụ và điện trở giữa đầu ra của nó và thiết bị đầu cuối đầu vào.

Op-amp thực hiện các chức năng khác nhau tùy thuộc vào cấu hình phản hồi của nó cho dù nó có điện trở, điện dung hay cả hai linh kiện này, nó có thể được sử dụng bộ khuếch đại vi sai…

Đầu vào không đảo của IC LM358 : 

Đầu vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán được đánh dấu bằng dấu “+” trên sơ đồ chan LM-358. Đầu vào không đảo là chân số 3. Người ta thấy rằng một điện áp dương được áp dụng cho đầu vào không đảo thì nó sẽ không thay đổi và nó sẽ tạo ra một dao động dương ở đầu ra. Nếu một dạng sóng thay đổi, chẳng hạn như sóng sin được áp dụng cho đầu vào không đảo như chân số 3 trong LM358, thì nó sẽ không thay đổi ở đầu ra.

Đầu vào đảo của IC LM358:  

Đầu vào đảo của bộ khuếch đại thuật toán được đánh dấu bằng dấu “-” trên sơ đồ mạch ở LM-358. Đầu vào đảo là chân số 2.

Một dao động điện áp âm sẽ được tạo ra khi một điện áp dương dương được đặt vào đầu vào đảo .Do đó, một sóng sin được áp dụng cho đầu vào đảo, sẽ xuất hiện đảo ở đầu ra.

Lưu ý khi dử dụng IC LM358:

Nếu các giá trị vượt quá với các giá trị bên dưới, nó sẽ bị hỏng :

• Tích hợp hai Op-Amps bên trong.
• Phạm vi cung cấp điện rộng
• Nguồn cung cấp Singe – 3V đến 32V
• Nguồn cung cấp kép – ± 1.5V đến ± 16V
• Dải điện áp vi sai đầu vào ± 32
• Dòng cung cấp thấp – 700uA
• Đầu vào dải điện áp chế độ chung -0,3 đến 32
• Nguồn cung cấp duy nhất cho hai op-amps cho phép hoạt động đáng tin cậy
• Nhiệt độ giao nhau 150˚C
• Nhiệt độ môi trường hoạt động – 0˚C đến 70˚C
• Phạm vi nhiệt độ lưu kho – 65˚C đến 150˚C
• Nhiệt độ chân hàn – 260 ˚C (trong 10 giây – theo quy định)
• Ngắn mạch đầu ra được bảo vệ
• Các kiểu chân: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP, DSBGA

Ưu điểm của IC LM358: – Chức năng của LM358

LM-358 có những ưu điểm khác nhau, một vài trong số đó được đưa ra dưới đây.

• Không cần nguồn cung cấp riêng cho op-amp
• LM-358 là Khả năng tương thích với tất cả các dạng logic.
• Hai Op-amp, được bù bên trong, chúng ta có thể sử dụng cả hai op-amp cùng một lúc hoặc nếu chúng ta chỉ cần một op-amp, chúng ta có thể sử dụng nó.
• Nguồn điện phù hợp với hoạt động của pin.
• Loại bỏ sự cần thiết của nguồn cung cấp kép
• Cho phép cảm nhận trực tiếp gần GND & VOUT
• Khối khuếch đại DC do nó có nhiễu tối thiểu đối với tín hiệu RF
• Điều hòa tín hiệu chung vì nó có thể được sử dụng làm bộ so sánh, nó so sánh hai tín hiệu
• Bộ khuếch đại chuyển đổi nó có thể chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện
• Khuếch đại tín hiệu chung nó khuếch đại tín hiệu
• Bộ lọc tích cực vì nó loại bỏ nhiễu khỏi tín hiệu
• Các mạch khuếch đại thuật toán.
• Phát vòng lặp dòng điện 4 đến 20mA.
• Mạch op-amp thông thường
• Nó có thể được sử dụng như  bộ cộng, bộ theo điện áp, v.v.,
• Nguồn điện và bộ sạc di động
• Điều khiển động cơ: Cảm ứng AC, DC không chổi than, DC có chổi than điện áp cao, điện áp thấp, nam châm vĩnh cửu và động cơ bước
• Máy tính để bàn và bo mạch chủ chứa LM358
• Điều hòa không khí trong nhà và ngoài trời
• Máy giặt, máy sấy và tủ lạnh

Các IC tương đương:

LM2904, LM258, LM324 cũng có thể được sử dụng để thay thế cho LM358.

Nguồn cung cấp đơn và bộ khuếch đại thuật toán kép của IC LM358:

Các bộ khuếch đại thuật toán kép này có tính năng tiêu hao năng lượng thấp, dải điện áp đầu vào chế độ chung có nghĩa là nó cung cấp khả năng khuếch đại cho tín hiệu xuất hiện ở đất / VEE chung và nguồn cung cấp đơn hoặc cung cấp tách. Dòng LM358 có hai bộ khuếch đại thuật toán tương đương với một nửa của LM324 chứa bốn bộ khuếch đại thuật toán.

Cách sử dụng LM358

Nếu chúng ta muốn sử dụng nó làm bộ so sánh, chúng ta có thể cung cấp điện áp từ 3V đến 32V. Nếu chúng ta muốn sử dụng LM358 làm bộ khuếch đại thuật toán thì chúng ta sẽ cung cấp điện áp từ ± 1,6V đến ± 16V. Chân 8 là đầu vào nguồn điện chính. LM-358 chứa hai bộ khuếch đại thuật toán, đầu vào của bộ khuếch đại đầu tiên là chân 2 và chân 3 và đầu ra là chân 1, nếu chúng ta muốn sử dụng bộ khuếch đại thứ hai, đầu vào cho bộ khuếch đại này là ở chân 5 và 6 và đầu ra ở chân 7.

Nếu chúng ta muốn so sánh hai tín hiệu thì chúng ta sẽ đưa ra một tín hiệu ở chân 2 và tín hiệu còn lại ở chân 3. Điện áp của chân 2 sẽ được so sánh với điện áp của chân 3 và điện áp của chân 6 được so sánh với điện áp của chân. 5, tương ứng với hai đầu ra độc lập: OUT-1 và OUT-2.

Khi đầu vào ở chân 2 không đảo (+) lớn hơn đầu vào ở đầu vào đảo (-) chân 3, tương tự Khi đầu vào ở chân 5 không đảo (+) lớn hơn đầu vào ở đầu vào đảo (-) chân 6 đầu ra của cả hai op-amps sẽ ở mức cao.

Khi đầu vào ở chân 2 không đảo (+) ít hơn đầu vào ở đầu vào đảo (-) chân 3, tương tự Khi đầu vào ở chân 5 không đảo (+) ít hơn đầu vào ở đầu vào đảo (-) chân 6 đầu ra của cả hai op-amps sẽ ở mức thấp.

Không cần điện trở kéo lên ở đầu ra của LM358.

Vi mạch LM358 và các ứng dụng – Chức năng của LM358

Cảm biến tiệm cận IR dùng IC LM358:

Các linh kiện được sử dụng:

• LM358
• Điện trở 10K ohm
• Điện trở 220 ohm
• Đèn LED phát hồng ngoại
• Đèn LED thu hồng ngoại
• LED màu
• Pin 5V
• Biến trở 10K ohm

IR LED :

IR led là linh kiện bằng sét rắn phát ra một số dạng bức xạ điện từ khi được cấp nguồn. IR led phát ra ánh sáng lâu hơn ánh sáng nhìn thấy. Tuy nhiên, cũng có một số đặc biệt phát ra tia hồng ngoại. Cũng giống như có thể nhìn thấy led có màu sắc khác nhau, IR led cũng phát ra các tia có bước sóng khác nhau. Tia hồng ngoại có thể có các bước sóng khác nhau và có thể nhận bất kỳ giá trị nào thuộc dải sóng của chúng. Vì vậy, điều rất quan trọng là IR photodiode được sử dụng phải có khả năng phát hiện bước sóng cụ thể của INFRA RED do đèn hồng ngoại phát ra.

IR photodiode :

Nó là một loại diode đặc biệt, nó tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng, nó được kết nối phân cực ngược để phát hiện tia IR . Trong trường hợp không có bức xạ IR, khi ánh sáng không chiếu vào nó, nó có điện trở rất cao và một lượng nhỏ dòng điện chạy qua nó được gọi là dòng điện tối. Nhưng khi các tia IR chiếu vào nó thì nhiều hạt mang điện được tạo ra hơn và điện trở của nó giảm đi và một dòng điện bắt đầu chạy, tỷ lệ với cường độ bức xạ rơi vào diode quang. Trong cảm biến tiệm cận, cơ chế này được sử dụng bởi điốt quang để tạo ra tín hiệu điện.

Mạch Cảm biến tiệm cận IR dùng IC LM358 hoạt động như thế nào ? – Chức năng của LM358

Nguyên lý mạch rất đơn giản. IR led và IR Photodiode được kết nối song song với nhau sẽ đóng vai trò là bộ phát và bộ thu. Photodiode được kết nối theo dạng phân cực ngược. Khi có chướng ngại vật đứng trước tia phát là tia hồng ngoại sẽ phát ra ánh sáng, khi ánh sáng này phản xạ lại, nó bị chặn bởi Photodiode hoạt động giống như một bộ thu. Các tia bị phản xạ sẽ làm giảm điện trở của Photodiode do đó các hạt mang điện tích lớn sẽ được tạo ra và tín hiệu điện sẽ được tạo ra.

Tín hiệu này trong thực tế là điện áp trên điện trở 10k là chiết áp chúng ta có thể điều chỉnh điện áp này bằng cách điều chỉnh điện áp này khoảng cách cũng sẽ khác nhau. Nó được cấp trực tiếp cho đầu không đảo của op-amp. Chức năng của op-amp là so sánh hai đầu vào được cấp cho nó ở chân 2 và chân 3. Tín hiệu từ điốt quang được cấp cho chân không đảo (chân 3) mà điện trở 10k được kết nối và điện áp ngưỡng từ chiết áp được đưa đến chân đảo (chân 2) có thể điều chỉnh được. Nếu điện áp tại chân không đảo 2 lớn hơn có nghĩa là ánh sáng không chiếu vào Photodiode so với điện áp tại chân đảo thì đầu ra op-amp ở mức cao nếu không thì đầu ra sẽ ở mức thấp.

Đầu ra kỹ thuật số ở dạng cao hoặc thấp. Robot tránh chướng ngại vật hoặc robot theo đường sử dụng tín hiệu đầu ra kỹ thuật số của cảm biến khoảng cách để dừng chuyển động của robot hoặc để thay đổi hướng của robot. Ngay khi chướng ngại vật đến đủ gần, tín hiệu có thể được đưa trực tiếp đến các chân đầu vào của động cơ thông qua mạch cầu h để điều khiển động cơ.

Đầu ra tương tự là một dải giá trị liên tục từ 0 đến một giá trị hữu hạn nào đó. Trình điều khiển động cơ hoặc các thiết bị chuyển mạch khác không thể sử dụng tín hiệu tương tự trực tiếp. Đầu tiên chúng cần được vi điều khiển xử lý và chuyển đổi thành dạng kỹ thuật số thông qua ADC và một số mã hóa. Dạng đầu ra này yêu cầu một bộ vi điều khiển bổ sung nhưng loại bỏ việc sử dụng op-amp.

Chế độ hoạt động của bộ so sánh rất đơn giản:

Nếu Vin> Vref, thì Vout = Vcc,

Điện áp phản xạ được đặt ở chân số 2 và nếu Vin <Vref, thì Vout = 0 vì chúng ta nối chân này với đất.

Điều đáng nói là ở đầu ra điện áp sẽ xấp xỉ bằng điện áp cung cấp Vout ~ Vcc.

Từ những điều này, chúng ta sẽ kết nối đầu ra Bộ thu IR với đầu vào không đảo có nghĩa là chúng tôi kết nối bộ thu IR với chân đầu vào 2 của LM-358. Ban đầu, chúng ta nói rằng có khoảng 0,56V ra khỏi diode quang khi nó không bắt bức xạ hồng ngoại.

Vì vậy, ban đầu chúng ta phải cung cấp cho một Vref cao hơn điện áp 0,56V. Ở đây, chúng ta sẽ sử dụng chiết áp để đặt giá trị cao hơn 0,56V cho chân Vref. Trong trường hợp này ở trạng thái 0 ta có Vin <Vref và Vout = 0 nên led sẽ tắt.

Khi bộ thu bắt bức xạ sẽ cho dòng cao hơn chạy qua, dòng vượt Vref và ta sẽ có Vin> Vref và Vout = Vcc, khoảng 9V

Bộ theo dõi năng lượng mặt trời sử dụng LM-358 – Chức năng của LM358

Thành phần bắt buộc

Transistor BC547

Hai transistor BC547 được sử dụng trong dự án này. BC547 là một transistor lưỡng cực NPN . Điều này thường được sử dụng như một công tắc và bộ khuếch đại. Chúng tôi đã sử dụng BC547 làm công tắc trong mạch này. Lượng dòng điện nhỏ hơn áp dụng ở chân B, nó có thể kiểm soát lượng dòng điện lớn hơn ở cực C và cực E. Khi chân B đc nối đất, C-E sẽ được đóng lại (Phân cực thuận) và khi điện áp dương được đặt vào cực B, C-E sẽ được mở (Phân cực ngược)

LDR (Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng)

LDR hoặc Điện trở phụ thuộc ánh sáng là một điện trở có thể thay đổi được. Nó còn được gọi là điện trở quang. LDR, Điện trở phụ thuộc ánh sáng hoặc Điện trở quang này hoạt động trên nguyên tắc “Độ dẫn quang”. Điện trở LDR thay đổi phụ thuộc vào cường độ ánh sáng rơi trên bề mặt LDR. Khi ánh sáng rơi trên bề mặt của LDR thì điện trở của LDR giảm và làm tăng độ dẫn của phần tử. Khi không có ánh sáng rơi trên bề mặt của LDR thì điện trở của LDR cao và làm giảm độ dẫn của phần tử.

LDR1 được kết nối với  R1 (10K) nối  tiếp sẽ thay đổi điện áp. Điểm  kết nối  của LDR1 và R1 là  đầu vào của chân không đảo LM358,  được kết nối với  chân 3  của IC LM358, là đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán đầu tiên.

Tương tự,  LDR2  được kết nối với  R2 (10K) mắc nối  tiếp. Điểm  kết nối  của LDR2 và R2 là  Đầu ra của LDR2 , được kết nối với  chân 5  của IC LM358. Chân 5 là chân  đầu vào không đảo  của IC LM358 của bộ khuếch đại thuật toán thứ hai.

Biến trở  (RV1)  Chân 1 được kết nối với  Vcc  và  chân 2  được nối với  đất . Chân 3 của Biến trở (RV1) được kết nối với chân 2 và 6 của IC  . Chân 2 và 6 lần lượt là các  cực đầu vào đảo của Op-Amp 1 và Op-Amp 2 của IC   .

Chân  đầu ra Op-Amp 1  ( chân IC 1) được kết nối với cực B của transistor Q1 và Q3 , và  chân đầu ra Op-Amp 2  (chân IC 7) được kết nối với cực B của transistor  Q2 và Q4 .

Transistor (BC547) : Cực C Q1 và Q2 được kết nối với  Vcc , và Transistor (BC557)  cực C Q3 và Q4 được kết nối với  đất .

Các cực Emitter của Q1 transistor và Q3 cả hai đều kết nối động cơ  thông qua các điểm kết nối của diode  D1 và D3 .Các cực Emitter  của Q2 transistor và Q4 kết nối với động cơ  thông qua các điểm kết nối của diode  D2 và D4 .

Hoạt động của mạch

LM358 là bộ điều khiển chính điều khiển toàn bộ hệ thống. Ở đây nó hoạt động như một bộ so sánh điện áp, đầu ra của bộ so sánh điện áp sẽ Cao khi điện áp ở đầu vào không đảo (+) lớn hơn điện áp ở đầu vào đảo (-).

Khi không có ánh sáng nào rơi trên bề mặt LDR, điện trở của nó cao, khi đó tất cả điện áp được phân bổ trên LDR và ​​đầu ra là Thấp (đất). Khi ánh tiếp xúc với bề mặt LDR điện trở của nó thấp, khi đó tất cả điện áp được phân bổ trên điện trở và đầu ra là Cao (VCC).

Biến trở được sử dụng để đặt điện áp tham chiếu tại cực (-) của Op-Amp 1 và Op-Amp2.

Các transistor BC547 và BC557  hình thành một cầu H, điều khiển hướng động cơ.

Khi ánh sáng giảm trên LDR tăng, thì điện áp đầu ra của LDR đang tăng lên. Vì vậy, điện áp tại cực không đảo (+) cũng tăng lên, khi điện áp này lớn hơn điện áp tham chiếu thì đầu ra của Op-Amp sẽ ở mức CAO.

Các transistor đối xứng bổ sung BC547 và BC557 tạo thành cầu H để điều khiển vòng quay của động cơ.

1. Hãy xem xét trường hợp khi đầu ra của bộ so sánh thứ nhất cao và đầu ra của bộ so sánh thứ hai thấp. Động cơ sẽ quay theo chiều kim đồng hồ khi Q1 và Q4 sẽ bật.
2. Hãy xem xét trường hợp khi đầu ra của bộ so sánh thứ nhất thấp và đầu ra của bộ so sánh thứ hai cao. Động cơ sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ khi các bóng bán dẫn Q2 và Q3 bật.

• Nếu đầu ra của cả hai bộ so sánh đều ở mức thấp, các bóng bán dẫn Q3 và Q4 sẽ bật, nhưng không có dòng điện nào chạy qua động cơ.

1. Tương tự nếu đầu ra của cả hai bộ so sánh cao, các bóng bán dẫn Q1 và Q2 sẽ bật, nhưng không có dòng điện nào chạy qua động cơ.

Theo dõi pin bằng LM358 – Chức năng của LM358

Mạch chỉ báo mức pin sử dụng LM358 để theo dõi mức thấp, bình thường và đầy của Pin 12V.

Linh kiện sử dụng :

Rеѕіѕtоrѕ: (1/4 Wаttѕ)
R1 – 10K
R2 – 10K
R3 – 10K (Potentiometer)
R4 – 10K (Potentiometer)
R5 – 1.5K
R6 – 1.5K
R7 – 1K
R8 – 1.5K
R9 – 1.5K
LM358 IC
LEDѕ: Đỏ , xanh , vàng
100mA Fuѕе
12V Bаttеrу

Mô tả mạch :

Nó sẽ hiển thị mức sạc của pin, khi điện áp thấp, điện áp bình thường và điện áp đầy đủ. Ví dụ khi đèn LED màu đỏ sáng thì pin ở mức 11V và đèn LED màu xanh lá cây là 12V. Đèn LED màu vàng sẽ sáng nếu điện áp ở giữa các giá trị. Dự án này cũng có thể được sử dụng để giám sát 4v, 6v, 24v, v.v. với sửa đổi nhỏ.

Photodiode với LM358 – Chức năng của LM358

Các linh kiện được sử dụng:

• LM358
• Điốt quang
• Chiết áp 10K
• Điện trở 10K
• Transistor BC547
• Đã dẫn

Điện trở 10K được mắc nối tiếp với photodidoe, đầu ra của photodidoe được cấp cho chân số 3 của LM-358 Trong dự án này khi bức xạ sẽ rơi vào photodidoe, đèn led sẽ bật và tắt. Chiết áp được kết nối ở chân 2 sẽ hoạt động như điện áp tham chiếu. Đầu ra của op-amp được đưa vào cực B của BC547. Bộ thu được kết nối với led và bộ phát được kết nối với đất.