Операционный усилитель (ОУ) может служить базой для создания различных электронных узлов. Если в схеме таких узлов несколько, удобно иметь несколько ОУ в одном корпусе. Микросхема LM324N содержит «на борту» четыре операционных усилителя.
Особенности микросхемы LM324N
Микросхема LM324N представляет собой счетверенный операционный усилитель с довольно ординарными характеристиками. Тем не менее, производители в datasheet на LM324N выделяют следующие особенности ОУ:
- высокую граничную рабочую частоту;
- диапазон входного напряжения в общем режиме – от уровня земли;
- большой коэффициент усиления по напряжению;
- низкий ток собственного потребления;
- низкий входной ток смещения;
- низкое входное напряжение смещения;
- широкий диапазон питающих напряжений.
Конкретные цифры, подтверждающие эти особенности, приведены в следующем разделе.
К достоинствам микросхемы можно отнести и заявляемую возможность работать как с однополярным, так и с двухполярным напряжением питания, а также наличие внутренних цепей частотной коррекции.
Параметры операционного усилителя
Предельные параметры даны для температуры окружающей среды Ta=+25 град.С.
| Предельные параметры | ||
|---|---|---|
| Характеристика | Значение | Размерность |
| Однополярное напряжение питания (Vсс) | 32 | вольт |
| Двухполярное напряжение питания (Vcc, Vee) | ±16 | вольт |
| Дифференциальное входное напряжение (Vidr) | ±32 | вольт |
| Входной ток (Iin) | 50 | миллиампер |
| Время работы в режиме короткого замыкания (Tsc) | продолжительное | |
| Предельная рассеиваемая мощность (Ptot) | 500 | милливатт |
| Эксплуатационные пределы температуры окружающей среды (Ta, Токр) | 0..+70 град.С | град.С |
| Температура перехода (Tj) | +150 | град.С |
| Температура хранения (Tstg) | -65..+150 | град.С |
| Уровень статического электричества (Vesd) HBM | 2000 | вольт |
Электрические характеристики LM324N из datasheet соответствуют условиям измерения:
- напряжение питания — однополярное +5 VDC;
- температура окружающей среды — +25 град. С.
Если условия тестирования были иными, об этом делается оговорка.
| Электрические характеристики | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметр | Значение | Размерность | Условия тестирования | ||||
| Входное напряжение смещения (Vio) | не более 7 | милливольт | Ta=+25 град.С | ||||
| не более 9 | милливольт | во всем диапазоне Ta | |||||
| Входной ток смещения (Ios) | не более 30 | наноампер | Ta=+25 град.С | ||||
| не более 100 | наноампер | во всем диапазоне Ta | |||||
| Ток, потребляемый входами (Iib) | не более 150 | наноампер | Ta=+25 град.С | ||||
| не более 300 | наноампер | во всем диапазоне Ta | |||||
| не менее 26 | вольт | Vсс = `+15 В,
Rнагр =2 kΩ, во всем диапазоне Ta |
|||||
| не менее 27 | вольт | Vсс = +15 В,
Rнагр =10 kΩ, во всем диапазоне Ta |
|||||
| не менее 3,5 | вольт | Ta=+25 град.С | Vсс = +5 В,
Rнагр =2 kΩ |
||||
| не менее 3 | вольт | во всем диапазоне Ta | |||||
| Коэффициент усиления по напряжению (Avol) | 100 (типовое значение) | вольт на милливольт входного напряжения | Ta=+25 град.С | ||||
| не менее 25 | вольт на милливольт входного напряжения | во всем диапазоне Ta | |||||
| Коэффициент подавления синфазного сигнала (CMR) | не менее 70 | децибел | Ta=+25 град.С | Rs ≤ 10kΩ | |||
| не менее 60 | децибел | во всем диапазоне Ta | |||||
| Ток нагрузки (Isource) | 20..70 | миллиампер | Vid = +1В,
Vсс = +15 В, Vo = +2 В |
||||
| Предельный выходной ток (Isink) | не менее 10 | миллиампер | Vid = -1В,
Vсс = +15 В, Vo = +2 В |
||||
| не менее 12 | миллиампер | Vid = -1В,
Vсс = +15 В, Vo = +0,2 В |
|||||
| Входное напряжение (Vicm) | Vсс-1,5 | вольт | Ta=+25 град.С | ||||
| Vсс-2 | вольт | во всем диапазоне Ta | |||||
| Потребляемый ток (Icc) в отсутствие нагрузки | не более 1,2 | миллиампер | Vcc=+5 В | Ta=+25 град.С | |||
| не более 3 | миллиампер | Vcc=+30 В | |||||
| не более 1,2 | миллиампер | Vcc=+5 В | во всем диапазоне Ta | ||||
| не более 3 | миллиампер | Vcc=+30 В | |||||
| Рекомендуемое напряжение питания (Vcc) | 3..30
(±1,5.. ±15) |
вольт | |||||
| Предельная рабочая частота | 1,3 | мегагерц | |||||
| Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (SVR) | не менее 65 (тип. 110) | децибел | Ta=+25 град.С | Rs ≤ 10kΩ, Vcc+ от 5 В to 30 В | |||
| не менее 65 | децибел | во всем диапазоне Ta | |||||
Корпус и цоколевка
Микросхема LM324N выпускается в корпусе DIP-14. Цоколевка корпуса показана на рисунке, а назначение выводов приведено в таблице.
| Номер вывода | Функциональное назначение |
|---|---|
| 1 | Выход ОУ1 |
| 2 | Инвертирующий вход ОУ1 |
| 3 | Неинвертирующий вход ОУ1 |
| 4 | Напряжение питания + |
| 5 | Неинвертирующий вход ОУ2 |
| 6 | Инвертирующий вход ОУ2 |
| 7 | Выход ОУ2 |
| 8 | Выход ОУ3 |
| 9 | Инвертирующий вход ОУ3 |
| 10 | Неинвертирующий вход ОУ3 |
| 11 | Напряжение питания- |
| 12 | Неинвертирующий вход ОУ4 |
| 13 | Инвертирующий вход ОУ4 |
| 14 | Выход ОУ4 |
Аналоги
В первую очередь аналог LM324N можно поискать в линейке LM324. Эта серия содержит и другие элементы серии 324 с иным буквенным индексом. В большинстве случаев отличием является корпус, например:
- LM324D выпускается в корпусе для поверхностного монтажа SO-14;
- LM324P в SMD-исполнении в корпусе TSSOP-14.
Электрические параметры этих микросхем практически не различаются. Проблемы с монтажом можно решить с помощью плат-переходников.
Различные производители могут добавлять и другие буквы к основному индексу, например, LM324M или LM324W. Эти литеры могут означать как иное исполнение, так и незначительные отличия в характеристиках.
Из микросхем других серий на замену подойдут:
- ULN4336N;
- MB3614;
- LA6324;
- IR3702;
- TA75902P.
- HA17324;
- NJM2902D;
- TDB0124.
Эти электронные компоненты представляют собой счетверенные ОУ и имеют близкие электрические параметры.
Из отечественных микросхем наиболее близким аналогом является счетверенный ОУ К1401УД2. В некоторых случаях подойдут и К1401УД2А, К1401УД2Б, К1401УД1, но эти элементы имеют более жесткие ограничения по напряжению питания. В каждом конкретном случае решение надо принимать индивидуально.
Хотя указанные отечественные электронные компоненты выпускаются в аналогичном корпусе, их распиновка полностью не совпадает. Отличие в выводах питания — они расположены наоборот (4 вывод – минус питания, 11 – плюс питания). Это надо учитывать при замене и корректировать цепи подключения.
Практическая схема включения
Микросхема LM324N позволяет реализовывать схемы включения, характерные для операционных усилителей:
- инвертирующий усилитель;
- неинвертирующий усилитель;
- дифференциальный усилитель;
- компаратор;
- интегратор;
- другие электронные узлы, которые удобно выполнять на ОУ.
Чтобы полностью использовать возможности микросхемы, ее лучше применять в тех изделиях, где требуются несколько операционных усилителя.
В качестве характерного примера можно привести четырехступенчатый индикатор температуры воды. На каждом из 4 операционных усилителей выполнен независимый компаратор со своим термодатчиком и своим порогом срабатывания.
На другой схеме один элемент (U1A) выполняет функцию дифференциального усилителя, усиливающего сигнал рассогласования моста. На остальных трех элементах выполнен трёхуровневый компаратор, отслеживающий попадание сигнала в установленное «окно».
На практике область применения LM324N настолько широка, насколько широка область применения ОУ в целом. А размещение 4 элементов в одном корпусе позволяет снижать стоимость и габаритные показатели готового устройства.
