淺析LM358運算放大器的原理及應用

李金海 李明宇

摘要：電子信息技術在推動社會進步與發展方面發揮著至關重要的作用。隨著現代電子技術應用范圍的不斷擴大，運算放大器在模擬電路中的作用也越來越重要。LM358作為一種通用型雙運算放大器，在電子信息行業的應用十分廣泛。本文首先簡要介紹了LM358運算放大器及其特性，然后對其工作原理進行分析，最后列舉了LM358運算放大器的具體應用案例，以期為LM358運算放大器在電子信息產業中更好地發揮其應用價值提供參考。

關鍵詞：LM358；運算放大器；原理；應用實例；

引言

運算放大器是模擬電路中比較常見的電子元器件，根據其參數的不同，可分為通用型和專用型兩大類，而后者又可分為高阻型、低溫漂型、高速型、低功耗型等多種類型。LM358則屬于通用型的雙運算放大器，具有成本低、應用范圍廣的特點，是目前市場上應用范圍最廣泛的集成運算放大器之一。因此，了解和分析LM358運算放大器的工作原理和應用案例，對其在電子設備中的科學應用及其應用水平的提高具有重要的指導意義。

一、LM358運算放大器概述

早期，運算放大器出現的目的是將電壓用數字的形式表示出來，以方便加、減、乘、除的運算，常被用來建構模擬計算機。目前，運算放大器的用途早已不再局限于普通的加減乘除計算，而是出現了多種特殊運算功能且類型各異的運算放大器?，F如今，運算放大器用途十分廣泛，在精密度要求較高的直流放大器、交流放大器、振蕩器、有源濾波器以及電壓比較器等的生產中都是不可或缺的重要器件。根據供電方式的不同，可將運算放大器分為雙電源供電和單電源供電兩種，而根據應用參數的不同，又可將其分為通用型和專用型兩大類。

LM358運算放大器是發展水平和應用現狀相對來說都比較成熟的一種通用型雙運算放大器，這里的“雙”指的是LM358的內部是由兩個相對獨立的運算放大器組成，且均具有高增益、內部頻率補償的特點。LM358運算放大器既可以在寬范圍電源電壓的單電源中使用，也可以在雙電源中應用。作為一種通用型運算放大器，LM358的性能指標可以滿足一般性的使用要求，且價格低廉、耗能低、應用模式成熟，因而其應用范圍較為廣泛。目前，LM358運算放大器最常應用于直流增益模塊和傳感放大器中，另外，在一些單電源供電的運放環境中也可用到。

二、LM358運算放大器的原理分析

（1）LM358運算放大器的特性分析

LM358運算放大器具有內部頻率補償的功能，能夠確保其在很寬的工作頻率內不會引起自激，從而發揮正常的運算功能。直流電壓增益高（大約達到100dB）、單位增益頻帶寬（大約為1MHz）及電源電壓范圍寬（單電源：3～30V；雙電源：±1.5～±15V）的特性決定了LM358運算放大器具有寬泛的應用范圍。而LM358運算放大器的低功耗電流使其比較適合用在電池供電中。另外，低輸入偏流、低輸入失調電壓和失調電流也是LM358運算放大器的重要特性，可以保證運算的精密度。LM358運算放大器還具有差模、共模輸入電壓范圍較寬、輸出電壓擺幅較大的特點。

（2）運算放大器的基本原理

LM358運算放大器是集成運算放大器的一種，因此，了解運算放大器的基本原理對于弄清LM358運算放大器的工作原理具有重要指導作用。一般情況下，運算放大器共有3個端口：2個輸入端和1個輸出端，2個輸入端口分別為反相輸入端和同相輸入端，也可以稱為倒向輸入端和非倒向輸入端，分別用“-”和“+”標示，輸出端則用“o”標示。

運算放大器在工作過程中可以看做是一種電壓放大器，當信號從放大器的反相輸入端輸入時，輸出端輸出的信號就與輸入時反相，同樣的道理，當信號從放大器的正相輸入端輸入時，輸出端輸出的信號就與輸入時同相，而當信號同時從正反相兩個端口輸入時，會在運算放大器內部進行減數運算，最后在輸出時會與較大的那個輸入端口的信號同相。

（3）LM358運算放大器的原理分析

LM358運算放大器的封裝形式包括雙列直插式和貼片式兩種。圖1為LM358運算放大器的引腳圖，從圖中可以看出LM358運算放大器各引腳的功能：1、7腳作為信號輸出端；2、6腳代表信號的反相輸入端；3、5腳則代表信號的正相輸入端；4、8腳則分別為負電源或接地、正電源，其中4腳在雙電源工作時代表負電源，而在單電源工作時則代表接地。LM358是雙運算放大器，1、2、3腳組成其中一個運放通道，而5、6、7腳則組成另一個運放通道。

由圖1可知，8腳為供電輸入端口，2、3腳與5、6腳的輸入電壓分別進行比較后，對應10UT與20UT兩個獨立的輸出端口。圖2為LM358運算放大器的內部電路原理圖，當1、2兩條運放通道的正相輸入端口均大于反相端口時，10UT與20UT輸出高電平；而當兩條運放通道的正相輸入端口小于反相端口時，10UT與20UT則輸出低電平。

三、LM358運算放大器的應用舉例

（1）LM358運算放大器在紅外探測報警器中的應用

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對工作生活環境的安全性越來越重視，各種防盜報警裝置應運而生。紅外探測報警器因其隱蔽性好、覆蓋范圍大等優點，成為當前倉庫、辦公室、實驗室等場合常見的防盜報警裝置。而這種裝置中就應用了LM358運算放大器。

紅外探測報警系統主要包括紅外傳感器、信號放大電路及電壓比較器、報警電路以及延時電路等。當紅外探測報警裝置工作時，首先由傳感器探測收集紅外信號，再將收集的信號傳輸到LM358運算放大器中進行高增益、低噪聲放大處理，并進行電壓比較處理，最后輸出報警信號，觸發報警電路。

（2）LM358運算放大器在穩壓電路中的應用

穩壓電路能夠在輸入電壓、環境條件、電路參數等發生變化時仍能維持恒定的輸出電壓，因此，穩壓電路在各種電子設備的制作中經常被采用。而在穩壓電路的制作用，可以應用LM358運算放大器作為穩壓裝置的核心器件，由此形成的穩壓電路包括供電、基準電壓、電壓取樣比較等幾個部分。LM358運算放大器在這個穩壓電路中主要起著電壓比較器的作用，也是實現電壓穩定的關鍵部件。

四、結語

隨著現代科技朝著集成化方向發展，運算放大器已經在通信領域、電視開發、多媒體技術、精密儀器制造以及電子電路設計等行業中得到應用，并取得較好的應用效果。LM358運算放大器作為一種通用型運算放大器，可選擇的應用范圍較廣，且在大多數情況下都可以滿足電路的應用需求，因而具有較廣闊的應用前景。在LM358運算放大器的實際應用中，應全面考慮其應用條件、精密度等級等性能指標，努力創新其應用模式，以充分發揮其應用價值。

參考文獻：

[1]胡玉松.運算放大器的工作原理及應用[J].科技風，2018（15）：230.

[2]盧曉鵬.淺析SOP8封裝LM358運算放大器的測試[J].機電工程技術，2017（S1）：94-98.

[3]付裕，張小梅，劉云，王定友.基于LM358的聲控延時開關電路設計與制作[J].南方農機，2015，46（12）：88.

[4]王永奇.雙運放LM358的恒流充電應用[J].山東工業技術，2015（19）：167-168.

[5]孫正鼐，史普帥，張華強.運算放大器工作原理的深度剖析[J].電子技術應用，2015，41（10）：34-38.