Operationsverstärker LM358: Funktionen, Pinbelegung und Spezifikationen

Der Operationsverstärker LM358 ist ein vielseitiger Dual-Operationsverstärker.Dieser IC ist für seinen großen Versorgungsspannungsbereich, seinen geringen Stromverbrauch und seine stabile Leistung bekannt und wird häufig in Signalaufbereitungs-, Sensorverstärkungs- und Steuerungssystemen eingesetzt.Mit Funktionen wie interner Frequenzkompensation, EMI-Schutz und niedriger Offsetspannung dient der LM358 weiterhin als zuverlässige und kostengünstige Lösung für unzählige analoge Anwendungen.

Katalog

Beschreibung von LM358

Der LM358 ist ein dualer Operationsverstärker, der eine hervorragende Leistung für allgemeine und kostensensible Anwendungen bietet.Er arbeitet mit einem breiten Versorgungsspannungsbereich von 3 V bis 36 V und liefert zwei unabhängige Operationsverstärker mit hoher Verstärkung in einem einzigen Gehäuse.Mit einer niedrigen Eingangsoffsetspannung von typischerweise 300 µV gewährleistet der LM358 eine präzise Signalverstärkung und einen stabilen Betrieb.Sein Gleichtakteingangsbereich umfasst Masse und ermöglicht so eine direkte Signalerfassung ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Vorspannungskomponenten.

Der auf Effizienz ausgelegte LM358 verfügt über eine Verstärkungsstabilität von eins, einen niedrigen Ruhestrom von etwa 300 µA pro Verstärker und eine maximale Offset-Spannung von nur 3 mV, was ihn ideal für energiesparende und batteriebetriebene Systeme macht.Dank des verbesserten ESD-Schutzes bis zu 2 kV (HBM) und der integrierten EMI- und HF-Filterung, die die Störfestigkeit verbessert, ist es auch für den Einsatz in rauen Umgebungen ausgelegt.Der LM358 ist in kompakten Gehäusen wie „PDIP, SOT23-8“ und mehr erhältlich und lässt sich leicht in Leiterplatten mit begrenztem Platz integrieren.Der LM358 vereint geringen Stromverbrauch, hohe Stabilität und hohe Zuverlässigkeit und ist damit eine beliebte Wahl für Sensorschnittstellen, Signalaufbereitung, Spannungsfolger und verschiedene analoge Schaltkreise.

Pinbelegung des integrierten Schaltkreises LM358

Stift NEIN.	Name	E/A	Beschreibung
1	OUT1	O	Ausgabe von Verstärker 1
2	IN1–	ICH	Invertierender Eingang des Verstärkers 1
3	IN1+	ICH	Nicht invertierend Eingang von Verstärker 1
4	V–	—	Negatives Angebot (oder Masse für Einzelversorgungsbetrieb)
5	IN2+	ICH	Nicht invertierend Eingang von Verstärker 2
6	IN2–	ICH	Invertierender Eingang des Verstärkers 2
7	OUT2	O	Ausgabe von Verstärker 2
8	V+	—	Positives Angebot

LM358-Layout-Beispiele

Das LM358-Layout-Beispieldiagramm veranschaulicht die empfohlenen PCB-Layout-Praktiken zur Erzielung einer stabilen und rauschfreien Verstärkerleistung.Der Schwerpunkt liegt auf der richtigen Platzierung, Erdung und Signalführung der Komponenten, um parasitäre Fehler und Interferenzen zu reduzieren.

Bei diesem Layout werden die Eingangswiderstände (RIN und RG) und der Rückkopplungswiderstand (RF) so nah wie möglich am LM358-Gerät und zueinander platziert.Dies minimiert Streukapazitäten und verhindert unerwünschte Schwingungen.Die Eingangsleiterbahnen sollten weit entfernt von Stromversorgungsleitungen verlegt werden, um eine Rauschkopplung von den Versorgungsschienen zu vermeiden.

Beim Betrieb mit Einzelversorgung ist die negative Versorgung (V–) direkt mit Masse verbunden, während bei Konfigurationen mit Doppelversorgung eine separate negative Spannung (–Vs) verwendet wird.Der Bypass-Kondensator, der zwischen der positiven Versorgung (V+) und Masse angeschlossen ist, ist ein Keramikkondensator mit niedrigem ESR, der dabei hilft, hochfrequentes Rauschen herauszufiltern und die Stromversorgung zu stabilisieren.

Darüber hinaus wird eine Masseebene auf einer anderen PCB-Schicht empfohlen, um einen stabilen Referenzpunkt bereitzustellen und die EMI-Leistung zu verbessern.

Technische Daten des LM358

Parameter	Beschreibung / Wert
Hersteller	Texas Instrumente (TI)
Gerätetyp	Doppelter Betrieb Verstärker (Operationsverstärker)
Anzahl Verstärker	2 (Dual)
Versorgungsspannung (Einzellieferung)	3V bis 36V
Versorgungsspannung (Duale Versorgung)	±1,5 V bis ±18 V
Eingabe-Offset Spannung (Typ/Max)	300 µV (typisch), 3 mV (Max)
Eingabeverzerrung Strom (Typ)	20 nA
Eingabe-Offset Strom (Typ)	2 nA
Gleichtakt Eingangsspannungsbereich	Inklusive Boden
Gewinnen Sie Bandbreite Produkt (Typ)	1,2 MHz
Anstiegsgeschwindigkeit (Typ)	0,3 V/µs
Großes Signal Spannungsverstärkung (Typ)	100 dB
Ausgangsspannung Swing	0V bis (V+ – 1,5V)
Ruhend Strom (Typ/Max)	300 µA pro Verstärker (Typ), 500 µA (Max)
Gesamtleistung Verlustleistung (PDIP)	830 mW
Eingangsimpedanz	2 MΩ
Ausgabelaufwerk Fähigkeit	Kann TTL fahren, CMOS, LEDs und kleine Relais
Betrieb Temperaturbereich	–40°C bis +85°C
Pakettypen	PDIP-8, SOIC-8, TSSOP-8, SOT23-8
ESD-Schutz (HBM)	2 kV
Einhaltung Standards	MIL-PRF-38535 Qualifiziert (B- und BA-Versionen)

Eigenschaften des LM358 als Operationsverstärker

Der LM358 ist weithin für seine Anpassungsfähigkeit bekannt und zeichnet sich durch seine Funktion mit einer einzigen Stromquelle und seine breite Spannungsanpassungsfähigkeit aus.Aufgrund dieser Eigenschaft eignet es sich für vielfältige Einsatzmöglichkeiten, von kompakten batteriebetriebenen Geräten bis hin zu großen Industrieanlagen.Seine Fähigkeit, Energie zu sparen, steht im Einklang mit dem heutigen Umweltbewusstsein und stellt eine Verbindung zwischen Technologie und Umweltbewusstsein her.

Betrieb mit einer einzigen Stromquelle

Die Fähigkeit des LM358, mit einer einzigen Stromquelle zu funktionieren, vereinfacht die Schaltungsentwürfe erheblich, da keine Dual-Stromversorgungssysteme mehr erforderlich sind.Diese Funktion reduziert nicht nur die Kosten und die Designkomplexität, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit – besonders wichtig in Szenarien, die eine konstante Leistung erfordern.Es spiegelt tatsächliche technische Probleme wider, bei denen kostengünstige Lösungen eng mit der Praktikabilität verknüpft sind.

Umfangreiche Spannungsanpassungsfähigkeit

Der LM358 verfügt über eine umfassende Spannungsanpassungsfähigkeit, die seinen Einsatz in verschiedenen Umgebungen mit unterschiedlichen Leistungsniveaus erweitert.Ob in kompakten, batteriebetriebenen Gadgets oder robusten Industriemaschinen, es passt sich mühelos an.Seine Anpassungsfähigkeit unterstreicht ein empfindliches Gleichgewicht zwischen breiter Anwendbarkeit und speziellen Funktionen und stützt sich auf praktische Szenarien, in denen Kompatibilität Erfolgsgeschichten beeinflusst.

Energieeinsparung

Die Effizienz des Operationsverstärkers bei der Energieeinsparung trägt dazu bei, die Lebensdauer von Batterien für tragbare Geräte zu verlängern und gleichzeitig die Wärmeabgabe zu minimieren, ein wichtiger Aspekt in elektronischen Systemen.Ein effektives Wärmemanagement bleibt eine ständige Hürde, und die Kompetenz des LM358 in diesem Bereich spiegelt das Streben nach Langlebigkeit und nachhaltigen Zielen wider.Durch die Reduzierung des Energieverbrauchs spiegelt es moderne technische Prioritäten wider, die Innovation mit umweltbewussten Strategien verbinden.

Großer Versorgungsspannungsbereich

Der LM358 unterstützt einen breiten Betriebsbereich von 3 V bis 36 V für Systeme mit Einzelversorgung und ±1,5 V bis ±18 V für Konfigurationen mit Doppelversorgung (B- und BA-Versionen).Diese Flexibilität ermöglicht den reibungslosen Einsatz in einer Vielzahl von Schaltungsdesigns, von batteriebetriebenen Geräten bis hin zu Systemen in Industriequalität.

Geringer Stromverbrauch

Der auf Energieeffizienz ausgelegte LM358 verfügt über einen niedrigen Ruhestrom von nur 300 µA pro Kanal (B- und BA-Versionen).Dies macht es zur idealen Wahl für tragbare und batteriebetriebene Anwendungen und verlängert die Batterielebensdauer ohne Einbußen bei der Leistung.

Leistung mit großer Bandbreite

Mit einer Unity-Gain-Bandbreite von 1,2 MHz (B- und BA-Versionen) liefert der LM358 eine gleichmäßige und genaue Signalverstärkung.Diese Eigenschaft gewährleistet einen hervorragenden Frequenzgang und eignet sich daher für den Einsatz in Audioverstärkern, aktiven Filtern und Sensorschnittstellenschaltungen.

Erweiterter Eingabebereich

Der Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich des LM358 umfasst die Erdung und ermöglicht so eine direkte Erfassung des Erdpotentials ohne zusätzliche Vorspannung.Dies vereinfacht das Schaltungsdesign und verbessert die Leistung in Einzelversorgungssystemen.

Niedrige Eingangs-Offsetspannung

Der LM358 gewährleistet hohe Präzision durch minimale Eingangsoffsetspannung von 2 mV (BA-Version) und 3 mV (A- und B-Versionen) bei 25 °C.Dies trägt dazu bei, Signalverzerrungen zu reduzieren und die Genauigkeit in empfindlichen analogen Anwendungen wie Instrumenten und Messschaltungen zu verbessern.

Integrierte HF- und EMI-Filterung

Um einen stabilen Betrieb auch in lauten Umgebungen zu gewährleisten, verfügt der LM358 über interne Filter für Hochfrequenz (RF) und elektromagnetische Störungen (EMI) (B- und BA-Versionen).Diese Filter minimieren externe Geräusche und gewährleisten eine zuverlässige Leistung in Automobil- und Industrieumgebungen.

Hohe Zuverlässigkeit und Compliance

Das Gerät entspricht dem Militärstandard MIL-PRF-38535, der strenge Tests auf Leistung und Haltbarkeit garantiert.Dadurch eignet sich der LM358 für unternehmenskritische Systeme, einschließlich Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungselektronik.

Starke Ausgangsantriebsfähigkeit

Der LM358 kann TTL- und CMOS-Logikschaltungen sowie LED-Anzeigen oder kleine Relais direkt ansteuern, ohne dass zusätzliche Treiberstufen erforderlich sind.Diese Vielseitigkeit ermöglicht es Entwicklern, es sowohl in analogen als auch in digitalen Signalsystemen einzusetzen.

Ausgezeichnete Temperaturstabilität

Der auf Langlebigkeit ausgelegte LM358 arbeitet über einen Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C konstant und gewährleistet Zuverlässigkeit sowohl in Verbraucher- als auch in Industrieanwendungen.

Interne Frequenzkompensation

Für eine stabile und reibungslose Leistung verfügt der LM358 über eine integrierte Phasenkompensation, sodass keine externen Komponenten erforderlich sind.Dies vereinfacht das Design und verbessert die Schaltungsstabilität unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Niedrige Eingangsvorspannung und Offsetströme

Die niedrigen Eingangsvorspannungs- und Offsetströme des LM358 verbessern die Genauigkeit in Hochimpedanzanwendungen wie Sensorverstärkern und Signalaufbereitern.Diese Funktion gewährleistet eine präzise Signalerkennung und eine zuverlässige Systemausgabe.

Anwendungen des LM358

Stromversorgung und Energiesysteme

Der LM358 wird häufig in Netzteilen für Händlernetzwerke und Server, mobilen Ladegeräten und Multifunktions-Netzteilen verwendet.Es hilft bei der Regulierung der Spannung und der Überwachung des Stroms und sorgt so für eine stabile Leistungsabgabe.Darüber hinaus unterstützt es Wechselstrom-Wechselrichter, String-Wechselrichter und Zentralwechselrichtersysteme sowie unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und Spannungsfrequenzantriebe und gewährleistet so einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb.

Motorsteuerungssysteme

Dieser IC ist ideal für Motorsteuerungsanwendungen, einschließlich AC-Induktionsmotoren, bürstenbehaftete und bürstenlose DC-Motoren, Schrittmotoren und Permanentmagnetmotoren.Seine Fähigkeit, Signale zu verstärken und zu vergleichen, ermöglicht eine präzise Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung, was für Automatisierungs- und Robotiksysteme von entscheidender Bedeutung ist.

Computer und Peripheriegeräte

Der LM358 wird zur Signalverarbeitung, Spannungsüberwachung und Feedback-Steuerung in Desktop-PCs, Motherboards und Multifunktionsdrucker integriert.Seine Stabilität und Präzision machen es unverzichtbar in Computer-Hardware-Schaltkreisen, die eine konsistente analoge Leistung erfordern.

Haushaltsgeräte und Industriegeräte

Sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich wird der LM358 in Klimaanlagen, Waschmaschinen, Kühlschränken und Trocknern eingesetzt.Es hilft bei der Regulierung von Sensoren und der Kontrolle von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Stromstärke und trägt so zur Energieeffizienz und zum Geräteschutz bei.

Unterhaltungselektronik

Dieser Verstärker wird auch in Audioverstärkern, Batterieladegeräten und Lichtsteuerkreisen verwendet, wo er eine saubere und stabile Signalverstärkung bietet.Aufgrund seines geringen Stromverbrauchs und seiner hohen Präzision eignet es sich für tragbare elektronische Geräte und tragbare Technologien.

Messung und Instrumentierung

Aufgrund seiner niedrigen Eingangs-Offsetspannung und hohen Genauigkeit eignet sich der LM358 ideal für Sensorsignalaufbereitung, Temperaturüberwachung, Spannungsmessung und Stromerkennungsschaltungen.Es wird häufig in Datenerfassungssystemen, Oszilloskopen und Analog-Digital-Wandler-Schnittstellen (ADC) verwendet.

Automobilanwendungen

Der LM358 findet sich häufig in der Automobilelektronik, einschließlich Batteriemanagementsystemen (BMS), Motorsteuergeräten (ECUs), Armaturenbrettinstrumenten und Lichtsteuermodulen.Seine robuste Leistung in weiten Temperaturbereichen gewährleistet Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Automobilumgebungen.

Industrielle und eingebettete Systeme

In industriellen Steuerungssystemen wird der LM358 zur Signalverstärkung, Komparatorfunktionen und Feedback-Steuerung verwendet.Es spielt eine Schlüsselrolle in der Prozessautomatisierung, SPS-Eingangsstufen und eingebetteten Sensornetzwerken und gewährleistet eine genaue Signalübertragung und Systemstabilität.

Point-of-Sale- und Kommunikationsausrüstung

Der LM358 ist in elektronische Point-of-Sale-Terminals (POS), Netzwerk-Router und Server-Kommunikationskarten integriert und bietet stabile analoge Steuerungs- und Stromüberwachungsfunktionen für einen reibungslosen Systembetrieb.

Schaltungsdesign mit LM358

Entwerfen von Schaltungen mit LM358

Der Entwurf einer Schaltung mit dem Operationsverstärker LM358 erfordert sowohl Verständnis als auch Präzision.Der Prozess umfasst die Ermittlung der Anforderungen Ihres Projekts, die Auswahl der richtigen Konfiguration, die Durchführung genauer Berechnungen und die Erstellung eines zuverlässigen Prototyps.Jede Stufe trägt dazu bei, sicherzustellen, dass der Endkreislauf effizient und konstant arbeitet.

Schritte beim Entwerfen

Definieren Sie zunächst den Zweck Ihrer Schaltung – sei es zur Verstärkung, Signalaufbereitung oder zum Spannungsvergleich.Sobald das Ziel klar ist, wählen Sie die entsprechende LM358-Konfiguration, beispielsweise einen invertierenden oder nichtinvertierenden Verstärker.Berechnen Sie die erforderlichen Widerstands- und Kondensatorwerte, um die gewünschte Verstärkung und den gewünschten Frequenzgang zu erzielen.Nachdem Sie den Entwurf fertiggestellt haben, montieren Sie die Komponenten auf einem Steckbrett oder einer Leiterplatte und testen Sie die Ausgabe.Durch die schrittweise Überprüfung der Schaltung können Probleme frühzeitig erkannt und eine stabile Leistung vor der endgültigen Bereitstellung sichergestellt werden.

Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt

Anfänger stoßen beim Entwurf von LM358-basierten Schaltkreisen häufig auf Herausforderungen.Fehler wie falsche Verkabelung, falsche Widerstands- oder Kondensatorwerte und eine Fehlinterpretation des Schaltkreisverhaltens können zu schlechter Leistung oder Schaltkreisausfall führen.Ein weiteres häufiges Problem ist die Vernachlässigung des Eingangs- und Ausgangsspannungsbereichs, was dazu führen kann, dass der Operationsverstärker in die Sättigung geht oder das Signal verzerrt.Überprüfen Sie immer die Datenblattspezifikationen und überprüfen Sie Ihren Schaltplan noch einmal, bevor Sie den Schaltkreis einschalten.Wenn Sie diese Fallstricke vermeiden, sparen Sie Zeit und schützen Ihre Komponenten vor Schäden.

Best Practices im Schaltungsdesign

Um eine zuverlässige LM358-Schaltung zu entwerfen, achten Sie auf ein sauberes und organisiertes Layout.Halten Sie Strom- und Erdungsleitungen kurz, verwenden Sie Entkopplungskondensatoren in der Nähe des ICs und trennen Sie nach Möglichkeit analoge und digitale Erdungen.Überprüfen Sie stets die Verbindungen vor dem Löten und verwenden Sie geeignete Testwerkzeuge wie ein Multimeter oder Oszilloskop, um Spannungen und Signalverhalten zu messen.Die Dokumentation Ihrer Entwurfs- und Simulationsergebnisse kann auch dabei helfen, später Probleme zu erkennen.Zögern Sie nicht, Datenblätter, Referenzschaltungen oder erfahrene Ingenieure zu konsultieren – die Zusammenarbeit führt oft zu besseren Ergebnissen.

Mechanische Abmessungen des LM358 PDIP

Abschluss

Der LM358 ist einer der zuverlässigsten und effizientesten Operationsverstärker, die derzeit erhältlich sind.Seine Kombination aus großer Spannungsflexibilität, energieeffizientem Design und starker Störfestigkeit gewährleistet eine konstante Leistung in verschiedenen Anwendungen – von Haushaltsgeräten und tragbaren Geräten bis hin zu Automobil- und Industriesystemen.Ob zur Spannungsregelung, Signalverarbeitung oder Sensorschnittstelle: Der LM358 liefert zuverlässige Ergebnisse und vereinfacht gleichzeitig das Schaltungsdesign.Sein langjähriger Ruf unter Ingenieuren unterstreicht seinen Wert in der modernen Elektronik.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Welche Funktion hat der Operationsverstärker LM358?

Der LM358 verstärkt schwache analoge Signale, vergleicht Spannungspegel und bereitet Sensorausgänge auf.Es wird häufig in Signalverarbeitungsschaltungen mit geringem Stromverbrauch und für allgemeine Zwecke verwendet.

2. Kann der LM358 mit einem einzigen Netzteil betrieben werden?

Ja.Der LM358 kann mit einer einzigen Versorgung von 3 V bis 36 V betrieben werden und ist somit ideal für batteriebetriebene und tragbare elektronische Systeme.

3. Welche Vorteile bietet der LM358 gegenüber anderen Operationsverstärkern?

Es bietet einen geringen Stromverbrauch, einen großen Spannungsbereich, eine interne Frequenzkompensation und eine hohe Stabilität – und das alles zu geringen Kosten.

4. Ist der LM358 für Audioanwendungen geeignet?

Ja.Seine 1,2-MHz-Einheitsverstärkungsbandbreite und sein geringes Rauschen machen ihn effektiv für grundlegende Audioverstärkungs- und Klangregelschaltungen.

5. Wie geht der LM358 mit Rauschen und Interferenzen um?

Das Gerät verfügt über integrierte EMI- und HF-Filter, die externes Rauschen reduzieren und so eine stabile Leistung auch in elektrisch verrauschten Umgebungen gewährleisten.

6. Kann der LM358 als Komparator verwendet werden?

Ja.Der LM358 kann als Spannungskomparator in Schaltungen mit niedriger Geschwindigkeit oder niedriger Frequenz fungieren, obwohl er hauptsächlich als Verstärker konzipiert ist.