LM358是一種應(yīng)用及其廣泛的雙運(yùn)算放大器，它具有價(jià)格低，電壓范圍廣等優(yōu)勢(shì)。本文將介紹由LM358組成的電路設(shè)計(jì)。
一、1kHz文氏橋信號(hào)發(fā)生器
由LM358組成的1kHz文氏橋信號(hào)發(fā)生器
圖1 LM358的1kHz文氏橋信號(hào)發(fā)生器電路圖
如圖1是由LM358雙運(yùn)算放大器及Rl～R15，Cl～C5等元件組成的lkHz信號(hào)發(fā)生器。文氏橋(C2、C3、R4和R6)產(chǎn)生的lkHz弱信號(hào)，經(jīng)Al放大，然后，通過(guò)A2、A3兩個(gè)運(yùn)放用作緩沖放大，這兩個(gè)運(yùn)放輸出反相，因而使單端轉(zhuǎn)換成雙端平衡輸出。
二、單電源變雙電流電路
用LM358構(gòu)成的單電源變雙電流電路
利用運(yùn)放組成的單電源變雙電流電路如圖2所示，可將40V直流電壓變換成±15V直流電壓。當(dāng)負(fù)載電流在200mA時(shí)，電壓穩(wěn)定度不低于0.1%。電路由分壓器、電壓跟隨器和并聯(lián)調(diào)整器組成。R1、Rw、R3組成分壓器，將40V直流電進(jìn)行分壓，由Rw動(dòng)臂取出送入運(yùn)放的同相輸入端。由于運(yùn)放為反相輸入端與地線相連接，則運(yùn)放通過(guò)VT1、VT2的b-e結(jié)形成電壓跟隨器電路。VT1、VT2分別為-15V和+15V電壓調(diào)整管。運(yùn)放輸出在R3上產(chǎn)生的壓降作為VT1、VT2的發(fā)射結(jié)偏置電壓，使VT1、VT2處于導(dǎo)通狀態(tài)，調(diào)節(jié)RW的動(dòng)臂可使輸出的正負(fù)電壓得一調(diào)整。使用該電路時(shí)輸入的直流電源必須懸浮，即不能有任何一端接地。
圖2 由LM358組成的單電源變雙電流電路圖
三、全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源電路
用LM358的全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源電路
這是一種由交流伺服系統(tǒng)控制的全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載改變而引起輸出電壓變化時(shí)，它能迅速自動(dòng)調(diào)整，使輸出電籃穩(wěn)定在220V。它適用的交流輸入電壓變化范圍為165～245V，最大輸出功率為3000W，最大輸出電流可達(dá)3.6A，電源工作效率大于98%。其電路如圖3所示。
圖3 由LM358的全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源電路圖
四、大電流線性分壓器電路
用LM317和LM358構(gòu)成的大電流線性分壓器電路
LM358為單電源通用集成運(yùn)放，LM317為正電壓可調(diào)集成三端穩(wěn)壓器。LM358接成電壓跟隨器，輸出電壓跟隨分壓器的輸出電壓V0。電壓跟隨器的輸入電阻Ri≥400MΩ(Ri相當(dāng)于分壓器的負(fù)載電阻RL)，輸出電阻R0≤1Ω。滿足(RL/R)→∞的條件(R為數(shù)字電位器的額定阻值)，故從根本上消除了傳感器負(fù)載特性的非線性。
根據(jù)LM317的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和工作原理可知，穩(wěn)壓電路的輸出電壓可寫(xiě)為：
圖4 大電流線性分壓器電路
因LM317具有優(yōu)良的穩(wěn)壓性能(電流調(diào)整率約為0.3%)，故允許負(fù)載回路電流I′0在零到LM317的最大輸出電流之間變化。常見(jiàn)的LM317的最大輸出電流在100mA至數(shù)安培不等(與LM317的具體型號(hào)有關(guān))。
綜上，本設(shè)計(jì)既從根本上消除了分壓器負(fù)載特性的非線性，又很好地解決了分壓器負(fù)載能力弱的問(wèn)題。
在圖4中，電容C1和C0分別為穩(wěn)壓電路的輸入電容和輸出電容;二極管D1、D2均為L(zhǎng)M317的保護(hù)二極管;電容C用于濾除電壓跟隨器輸出電壓中的紋波和干擾。
測(cè)試表明：該電路充分利用了集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能好、輸出電流大的優(yōu)點(diǎn)，輸出50mA電流時(shí)的最大非線性誤差只有0.4%(用LM317T)和0.7%(用LM317L)，作為大電流線性分壓器具有良好的性能。
五、紅外線探測(cè)報(bào)警器
該報(bào)警器能探測(cè)人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場(chǎng)合防盜報(bào)警。
圖5 紅外線探測(cè)報(bào)警器電路圖
該裝置電路原理見(jiàn)圖5。由紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、延時(shí)電路和音響報(bào)警電路等組成。紅外線探測(cè)傳感器IC1探測(cè)到前方人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí)，由IC1的②腳輸出微弱的電信號(hào)，經(jīng)三極管VT1等組成第一級(jí)放大電路放大，
再通過(guò)C2輸入到運(yùn)算放大器IC2中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時(shí)由 IC2①腳輸出的信號(hào)已足夠強(qiáng)。IC3作電壓比較器，它的第⑤腳由 R10、VD1 提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)IC2①腳輸出的信號(hào)電壓到達(dá)IC3的⑥腳時(shí)，兩個(gè)輸入端的電壓進(jìn)行比較，此時(shí)IC3的⑦腳由原來(lái)的高電平變?yōu)榈碗娖健C4為報(bào)警延時(shí)電路，R14和C6組成延時(shí)電路，其時(shí)間約為 1 分鐘。當(dāng) IC3 的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，C6通過(guò)VD2 放電，此時(shí)IC4的②腳變?yōu)榈碗娖剑cIC4的③腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4的①腳變?yōu)楦唠娖剑琕T2導(dǎo)通，訊響器BL通電發(fā)出報(bào)警聲。人體的紅外線信號(hào)消失后，IC3的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出，此時(shí)VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變，故通過(guò)R14向C6緩慢充電，當(dāng)C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4 的①腳才變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)間約為1分鐘，即持續(xù)1分鐘報(bào)警。
由VT3、R20、C8組成開(kāi)機(jī)延時(shí)電路，時(shí)間也約為1分鐘，它的設(shè)置主要是防止使用者開(kāi)機(jī)后立即報(bào)警，好讓使用者有足夠的時(shí)間離開(kāi)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)可防止停電后又來(lái)電時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)。
該裝置采用9-12V直流電源供電，由T降壓，全橋U整流，C10濾波，檢測(cè)電路采用IC5 78L06供電。本裝置交直流兩用，自動(dòng)無(wú)間斷轉(zhuǎn)換。
六、高端電流檢測(cè)電路
直接把取樣電阻的電壓送入單片機(jī)AD，這樣有兩個(gè)不好的地方，第一，電流小的時(shí)候取樣電阻兩端的電壓小，AD轉(zhuǎn)換器可能需要較高的靈敏度才能檢測(cè)到、第二，由于是低端檢測(cè)，電源輸出和輸入不能共地，還會(huì)影響到輸出電壓的穩(wěn)定(穩(wěn)壓輸出=取樣電阻的電壓+實(shí)際輸出電壓)。
所以就設(shè)計(jì)了高端檢測(cè)電路，如下：
圖6 高端電流檢測(cè)電路圖
里面有個(gè)用藍(lán)色框框圍著的電阻R9在實(shí)際應(yīng)用中不能缺少，不然LM358至少會(huì)輸出0.7V的電壓，，加上這顆電阻后沒(méi)有電流的時(shí)候就是0v了，這個(gè)問(wèn)題困擾了我一天，不過(guò)這個(gè)電路還有缺陷，如果輸出電壓高的話，當(dāng)沒(méi)有電流的時(shí)候LM358依然會(huì)有輸出。
圖中用7809代替了實(shí)際的3R33穩(wěn)壓電路，3R33的電壓取樣電路要放在取樣電阻后面，這樣輸出才是穩(wěn)定的。
實(shí)際運(yùn)行情況
圖7 實(shí)際運(yùn)行圖
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