基于LM358組成的電路設計

LM358是一種應用及其廣泛的雙運算放大器，它具有價格低，電壓范圍廣等優勢。本文將介紹由LM358組成的電路設計。

一、1kHz文氏橋信號發生器

由LM358組成的1kHz文氏橋信號發生器

圖1 LM358的1kHz文氏橋信號發生器電路圖

如圖1是由LM358雙運算放大器及Rl～R15，Cl～C5等元件組成的lkHz信號發生器。文氏橋（C2、C3、R4和R6）產生的lkHz弱信號，經Al放大，然后，通過A2、A3兩個運放用作緩沖放大，這兩個運放輸出反相，因而使單端轉換成雙端平衡輸出。

二、單電源變雙電流電路

用LM358構成的單電源變雙電流電路

利用運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。當負載電流在200mA時，電壓穩定度不低于0.1%。電路由分壓器、電壓跟隨器和并聯調整器組成。R1、Rw、R3組成分壓器，將40V直流電進行分壓，由Rw動臂取出送入運放的同相輸入端。由于運放為反相輸入端與地線相連接，則運放通過VT1、VT2的b-e結形成電壓跟隨器電路。VT1、VT2分別為-15V和+15V電壓調整管。運放輸出在R3上產生的壓降作為VT1、VT2的發射結偏置電壓，使VT1、VT2處于導通狀態，調節RW的動臂可使輸出的正負電壓得一調整。使用該電路時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、全自動交流穩壓電源電路

用LM358的全自動交流穩壓電源電路

這是一種由交流伺服系統控制的全自動交流穩壓電源。當輸入電壓或負載改變而引起輸出電壓變化時，它能迅速自動調整，使輸出電籃穩定在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的全自動交流穩壓電源電路圖

四、大電流線性分壓器電路

用LM317和LM358構成的大電流線性分壓器電路

LM358為單電源通用集成運放，LM317為正電壓可調集成三端穩壓器。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相當于分壓器的負載電阻RL），輸出電阻R0≤1Ω。滿足（RL/R）→∞的條件（R為數字電位器的額定阻值），故從根本上消除了傳感器負載特性的非線性。

根據LM317的內部電路結構和工作原理可知，穩壓電路的輸出電壓可寫為：

圖4 大電流線性分壓器電路

因LM317具有優良的穩壓性能（電流調整率約為0.3%），故允許負載回路電流I′0在零到LM317的最大輸出電流之間變化。常見的LM317的最大輸出電流在100mA至數安培不等（與LM317的具體型號有關）。

綜上，本設計既從根本上消除了分壓器負載特性的非線性，又很好地解決了分壓器負載能力弱的問題。

在圖4中，電容C1和C0分別為穩壓電路的輸入電容和輸出電容;二極管D1、D2均為LM317的保護二極管;電容C用于濾除電壓跟隨器輸出電壓中的紋波和干擾。

測試表明：該電路充分利用了集成三端穩壓器穩壓性能好、輸出電流大的優點，輸出50mA電流時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、紅外線探測報警器

該報警器能探測人體發出的紅外線，當人進入報警器的監視區域內，即可發出報警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。

圖5 紅外線探測報警器電路圖

該裝置電路原理見圖5。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由IC1的②腳輸出微弱的電信號，經三極管VT1等組成第一級放大電路放大，

再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大，此時由 IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器，它的第⑤腳由 R10、VD1 提供基準電壓，當IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時，兩個輸入端的電壓進行比較，此時IC3的⑦腳由原來的高電平變為低電平。IC4為報警延時電路，R14和C6組成延時電路，其時間約為 1 分鐘。當 IC3 的⑦腳變為低電平時，C6通過VD2 放電，此時IC4的②腳變為低電平，它與IC4的③腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的①腳變為高電平，VT2導通，訊響器BL通電發出報警聲。人體的紅外線信號消失后，IC3的⑦腳又恢復高電平輸出，此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變，故通過R14向C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4 的①腳才變為低電平，時間約為1分鐘，即持續1分鐘報警。

由VT3、R20、C8組成開機延時電路，時間也約為1分鐘，它的設置主要是防止使用者開機后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監視現場，同時可防止停電后又來電時產生誤報。

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，檢測電路采用IC5 78L06供電。本裝置交直流兩用，自動無間斷轉換。

六、高端電流檢測電路

直接把取樣電阻的電壓送入單片機AD，這樣有兩個不好的地方，第一，電流小的時候取樣電阻兩端的電壓小，AD轉換器可能需要較高的靈敏度才能檢測到、第二，由于是低端檢測，電源輸出和輸入不能共地，還會影響到輸出電壓的穩定（穩壓輸出=取樣電阻的電壓+實際輸出電壓）。

所以就設計了高端檢測電路，如下：

圖6 高端電流檢測電路圖

里面有個用藍色框框圍著的電阻R9在實際應用中不能缺少，不然LM358至少會輸出0.7V的電壓，，加上這顆電阻后沒有電流的時候就是0v了，這個問題困擾了我一天，不過這個電路還有缺陷，如果輸出電壓高的話，當沒有電流的時候LM358依然會有輸出。

圖中用7809代替了實際的3R33穩壓電路，3R33的電壓取樣電路要放在取樣電阻后面，這樣輸出才是穩定的。

實際運行情況

圖7 實際運行圖
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