【導(dǎo)讀】手邊有一堆之前購(gòu)買到的 LM358 低功耗雙運(yùn)放 IC 芯片。下面計(jì)劃對(duì)其基本功能進(jìn)行測(cè)試。這是在面包板上搭建的一個(gè)振蕩電路。電路輸出方波和三角波。應(yīng)用 LM358 其中的一個(gè)運(yùn)放，R1，R2 正反饋網(wǎng)絡(luò)使得LM358形成斯密特特性的比較器。R3, C1 構(gòu)成負(fù)反饋，形成多諧振蕩器。這是測(cè)量電路工作波形。藍(lán)色信號(hào)是 LM358的輸出，青色波形是 C1 電容上的充放電波形。振蕩頻率為 1.826kHz。下面應(yīng)用這個(gè)電路來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特性。一個(gè)是振蕩電路隨著工作電壓變化，對(duì)應(yīng)的頻率變化。另外一個(gè)是該電路的最大工作電壓是多少。下面讓我們看一下測(cè)量的結(jié)果。
一、前言
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手邊有一堆之前購(gòu)買到的 LM358 低功耗雙運(yùn)放 IC 芯片。下面計(jì)劃對(duì)其基本功能進(jìn)行測(cè)試。這是在面包板上搭建的一個(gè)振蕩電路。電路輸出方波和三角波。應(yīng)用 LM358 其中的一個(gè)運(yùn)放，R1，R2 正反饋網(wǎng)絡(luò)使得LM358形成斯密特特性的比較器。R3, C1 構(gòu)成負(fù)反饋，形成多諧振蕩器。這是測(cè)量電路工作波形。藍(lán)色信號(hào)是 LM358的輸出，青色波形是 C1 電容上的充放電波形。振蕩頻率為 1.826kHz。下面應(yīng)用這個(gè)電路來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特性。一個(gè)是振蕩電路隨著工作電壓變化，對(duì)應(yīng)的頻率變化。另外一個(gè)是該電路的最大工作電壓是多少。下面讓我們看一下測(cè)量的結(jié)果。
二、測(cè)量結(jié)果
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利用 DH1766 程控直流電壓源提供 LM358 正負(fù)工作電源。電源電壓從 0 V 一直變化到 24V， 測(cè)量 200 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。?示波器觀察到振蕩電路輸出的波形。?利用 FLUKE45 數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量 LM358 輸出信號(hào)的頻率， ?這樣便可以獲得該振蕩電路不同工作電源下的振蕩頻率的變化。?通過(guò)Python 編程， ?自動(dòng)完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。
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這是測(cè)量結(jié)果， ?當(dāng) LM358 工作電源超過(guò)大約 1.5V之后， 振蕩電路開始震蕩。?之后， 隨著電壓的提升， 振蕩頻率呈現(xiàn)緩慢下降。?當(dāng)電壓超過(guò) 15V 時(shí)， ?電路的振蕩頻率開始急速下降了。? 叢卓然可以看出， LM358 工作電壓范圍大約是在 1.5V 至 15V之間。
▲ 圖1.2.1 不同工作電壓下振蕩器的頻率
三、工作電壓范圍
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下面先測(cè)量運(yùn)放低壓的起始工作電壓。對(duì)于 LM358的工作電壓， 從 0V 增加到 2V， 測(cè)量 200個(gè)工作點(diǎn)， ?對(duì)于每個(gè)電壓工作點(diǎn)， 記錄振蕩器輸出信號(hào)的頻率。? 測(cè)量運(yùn)放什么時(shí)候開始出現(xiàn)震蕩信號(hào)。?在測(cè)量過(guò)程中可以觀察到， LM358 輸出的電壓波形也是從小變大， 頻率也逐步隨著工作電壓升高而增加。?這是測(cè)量得到的結(jié)果。 從圖中可以看到， 當(dāng)工作電壓超過(guò) 1.3V的時(shí)候， 電路就開始有震蕩， 只是振蕩頻率比較低。 ·當(dāng)工作電壓超過(guò)1.5V， 正負(fù)電源之間的電壓超過(guò) 3V， 振蕩頻率已經(jīng)超過(guò)了 1000 Hz。 +通過(guò)這個(gè)測(cè)量， 大約可以知道 LM358 起始工作電壓大約為 正負(fù) 1.5V。
▲ 圖1.3.1 測(cè)量起始工作電壓
下面測(cè)量LM358芯片的高壓工作范圍。?這個(gè)測(cè)量比較危險(xiǎn)， 所以留作最后進(jìn)行。 說(shuō)不好就需要跟這顆芯片永別了。?這是在工作電壓變化到正負(fù) 25V之后， 可以看到輸出波形非常不穩(wěn)定， 二維出現(xiàn)了不正常的電壓。?在此過(guò)程中， 芯片外觀并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)熱，或者冒煙。?當(dāng)電壓超過(guò) 正負(fù) 28V 之后， 振蕩電路便停止振蕩了。?電壓越高， 電路的工作電壓已經(jīng)降低到 1.5mA 。
▲ 圖1.3.2 測(cè)量頻率與工作電壓的關(guān)系
這是測(cè)量結(jié)果。?可以看到其中有一個(gè)頻率峰值。?之后， 電路就徹底停止振蕩了。?在前面有一個(gè)變化模式的改變， ?之后出現(xiàn)了信號(hào)頻率的突變。?為了便于觀察電話的細(xì)節(jié)， 將前面頻率峰值消去， 這是現(xiàn)實(shí)了峰值之前的頻率變化。?大體上， 在正負(fù)15V之前， LM358振蕩電路工作正常。?電源電壓超過(guò)15V之后， 輸出頻率變急劇下將， 這是因?yàn)槠鋬?nèi)部電路工作點(diǎn)發(fā)生了本質(zhì)的變化。 輸出波形也不再是對(duì)稱的方波信號(hào)了。?到了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)， ?振蕩頻率出現(xiàn)了一個(gè)回光返照， 這個(gè)電壓大約是 正負(fù)25V， ?之后， 芯片便進(jìn)入了永久性的損壞。
總結(jié)
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通常情況下， 我們從LM358數(shù)據(jù)手冊(cè)上，?會(huì)多多少少知道它的工作電壓范圍， ?但對(duì)于靠近電壓范圍的時(shí)候， ?運(yùn)放工作特性究竟有什么變化，?我們并不是太清楚。 本文通過(guò) LM358 的振蕩電路測(cè)量， ?可以看到它的振蕩頻率隨著工作電壓的變化情況， 這讓我們了解到 LM358受到工作電源電壓的影響是什么情況。?特別是， ??測(cè)量結(jié)果獲得了 LM358的工作電壓范圍。
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