LM358的工作电压范围

【导读】手边有一堆之前购买到的 LM358 低功耗双运放 IC 芯片。下面计划对其基本功能进行测试。这是在面包板上搭建的一个振荡电路。电路输出方波和三角波。应用 LM358 其中的一个运放，R1，R2 正反馈网络使得LM358形成斯密特特性的比较器。R3, C1 构成负反馈，形成多谐振荡器。这是测量电路工作波形。蓝色信号是 LM358的输出，青色波形是 C1 电容上的充放电波形。振荡频率为 1.826kHz。下面应用这个电路来测量两个特性。一个是振荡电路随着工作电压变化，对应的频率变化。另外一个是该电路的最大工作电压是多少。下面让我们看一下测量的结果。

一、前言

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手边有一堆之前购买到的 LM358 低功耗双运放 IC 芯片。下面计划对其基本功能进行测试。这是在面包板上搭建的一个振荡电路。电路输出方波和三角波。应用 LM358 其中的一个运放，R1，R2 正反馈网络使得LM358形成斯密特特性的比较器。R3, C1 构成负反馈，形成多谐振荡器。这是测量电路工作波形。蓝色信号是 LM358的输出，青色波形是 C1 电容上的充放电波形。振荡频率为 1.826kHz。下面应用这个电路来测量两个特性。一个是振荡电路随着工作电压变化，对应的频率变化。另外一个是该电路的最大工作电压是多少。下面让我们看一下测量的结果。

二、测量结果

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利用 DH1766 程控直流电压源提供 LM358 正负工作电源。电源电压从 0 V 一直变化到 24V， 测量 200 个数据点。?示波器观察到振荡电路输出的波形。?利用 FLUKE45 数字万用表测量 LM358 输出信号的频率， ?这样便可以获得该振荡电路不同工作电源下的振荡频率的变化。?通过Python 编程， ?自动完成整个测量过程。

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这是测量结果， ?当 LM358 工作电源超过大约 1.5V之后， 振荡电路开始震荡。?之后， 随着电压的提升， 振荡频率呈现缓慢下降。?当电压超过 15V 时， ?电路的振荡频率开始急速下降了。? 丛卓然可以看出， LM358 工作电压范围大约是在 1.5V 至 15V之间。

▲ 图1.2.1 不同工作电压下振荡器的频率

三、工作电压范围

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下面先测量运放低压的起始工作电压。对于 LM358的工作电压， 从 0V 增加到 2V， 测量 200个工作点， ?对于每个电压工作点， 记录振荡器输出信号的频率。? 测量运放什么时候开始出现震荡信号。?在测量过程中可以观察到， LM358 输出的电压波形也是从小变大， 频率也逐步随着工作电压升高而增加。?这是测量得到的结果。 从图中可以看到， 当工作电压超过 1.3V的时候， 电路就开始有震荡， 只是振荡频率比较低。 ·当工作电压超过1.5V， 正负电源之间的电压超过 3V， 振荡频率已经超过了 1000 Hz。 +通过这个测量， 大约可以知道 LM358 起始工作电压大约为 正负 1.5V。

▲ 图1.3.1 测量起始工作电压

下面测量LM358芯片的高压工作范围。?这个测量比较危险， 所以留作最后进行。 说不好就需要跟这颗芯片永别了。?这是在工作电压变化到正负 25V之后， 可以看到输出波形非常不稳定， 二维出现了不正常的电压。?在此过程中， 芯片外观并没有出现过热，或者冒烟。?当电压超过 正负 28V 之后， 振荡电路便停止振荡了。?电压越高， 电路的工作电压已经降低到 1.5mA 。

▲ 图1.3.2 测量频率与工作电压的关系

这是测量结果。?可以看到其中有一个频率峰值。?之后， 电路就彻底停止振荡了。?在前面有一个变化模式的改变， ?之后出现了信号频率的突变。?为了便于观察电话的细节， 将前面频率峰值消去， 这是现实了峰值之前的频率变化。?大体上， 在正负15V之前， LM358振荡电路工作正常。?电源电压超过15V之后， 输出频率变急剧下将， 这是因为其内部电路工作点发生了本质的变化。 输出波形也不再是对称的方波信号了。?到了一个关键点， ?振荡频率出现了一个回光返照， 这个电压大约是 正负25V， ?之后， 芯片便进入了永久性的损坏。

总结

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通常情况下， 我们从LM358数据手册上，?会多多少少知道它的工作电压范围， ?但对于靠近电压范围的时候， ?运放工作特性究竟有什么变化，?我们并不是太清楚。 本文通过 LM358 的振荡电路测量， ?可以看到它的振荡频率随着工作电压的变化情况， 这让我们了解到 LM358受到工作电源电压的影响是什么情况。?特别是， ??测量结果获得了 LM358的工作电压范围。

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