onsemi单电源双运算放大器系列产品深度解析

在电子设计领域，运算放大器是极为关键的基础元件，广泛应用于信号放大、滤波、比较等众多电路中。onsemi推出的LM258、LM358、LM358A、LM358E、LM2904、LM2904A、LM2904E、LM2904V、NCV2904等单电源双运算放大器，凭借其出色的性能和广泛的适用性，在市场上备受关注。下面将对这些产品进行详细解析。

文件下载：LM358-D.PDF

产品概述

这些双运算放大器沿用了为四运算放大器完善的电路设计，具有低功耗、共模输入电压范围可扩展至地（/VEE）以及单电源或双电源工作等特点。其中，LM358系列相当于LM324的一半。相较于标准运算放大器，它们在单电源应用中具有显著优势。

产品特性

电源相关特性

• 宽电源电压范围：能够在3.0V至32V的电源电压下工作，这使得它们在不同的电源环境中都能稳定发挥作用。无论是低电压的电池供电系统，还是高电压的工业电源系统，都可以使用这些运算放大器。
• 低静态电流：静态电流约为MC1741的五分之一（按每个放大器计算），这意味着在相同的工作条件下，它们消耗的电能更少，有助于降低系统功耗，延长电池续航时间，对于便携式设备尤为重要。

输入输出特性

• 共模输入范围广：共模输入范围包括负电源，这在许多应用中无需外部偏置组件，简化了电路设计，降低了成本和电路板空间需求。
• 输出电压范围宽：输出电压范围也包括负电源电压，能够提供更广泛的输出信号范围，满足不同的应用需求。
• 短路保护输出：输出具有短路保护功能，当输出端发生短路时，能够保护放大器不受损坏，提高了系统的可靠性和稳定性。
• 真正的差分输入级：采用真正的差分输入级设计，能够有效抑制共模干扰，提高信号的抗干扰能力，保证信号处理的准确性。

其他特性

• 低输入偏置电流：低输入偏置电流可以减少输入信号的失真，提高放大器的性能。
• 内部补偿：内部补偿设计使得放大器在不同的工作条件下都能保持稳定的性能，减少了外部补偿元件的使用，进一步简化了电路设计。
• ESD保护：输入端的ESD钳位增加了器件的坚固性，同时不影响其正常工作。在实际应用中，能够有效防止静电对器件造成损坏，提高了产品的可靠性。

特殊应用特性

• 汽车级应用：NCV前缀的产品（如NCV2904）适用于汽车和其他需要独特场地和控制变更要求的应用，并且经过AEC - Q100认证和具备PPAP能力，能够满足汽车电子的严格要求。
• 环保特性：这些器件无铅、无卤素/无溴化阻燃剂，符合RoHS标准，符合现代环保要求，有助于企业实现绿色生产。

电气特性

最大额定值

额定参数	符号	值	单位
单电源供电电压	Vdc	32	V
双电源供电电压	VCC, VEE	±16	V
输入差分电压范围	VIDR	±32	Vdc
输入共模电压范围	VICR	-0.3 至 32	Vdc
输出短路持续时间	tSC	连续	-
结温	TJ	150	°C
热阻（不同封装）	RJA（Case 846A）	238	°C/W
	RJA（Case 751）	212	°C/W
	RJA（Case 626）	161	°C/W
结到外壳热阻（Case 751）	RJC	72	°C/W
结到电路板热阻（Case 751）	RJB	74	°C/W
存储温度范围	Tstg	-65 至 +150	°C
工作环境温度范围（不同型号）	TA（LM2904等）	-25 至 +85	°C
	TA（LM358等）	0 至 +70	°C
	TA（LM258）	-40 至 +105	°C
	TA（LM2904V、NCV2904）	-40 至 +125	°C

ESD额定值

不同型号的产品在ESD保护方面有不同的额定值，例如NCV2904在人体模型（HBM）下为2000V，机器模型（MM）下为200V；LM358E、LM2904E在HBM下为2000V，MM下为200V等。这些ESD额定值反映了产品在静电防护方面的能力。

电气特性参数

在不同的工作条件下，产品的各项电气特性参数有所不同。例如输入失调电压、输入失调电压的平均温度系数、输入偏置电流、共模抑制比、电源抑制比等。这些参数对于评估放大器的性能和选择合适的应用场景非常重要。

电路描述

该系列产品采用两个内部补偿的两级运算放大器。第一级由差分输入器件Q20和Q18、输入缓冲晶体管Q21和Q17以及差分转单端转换器Q3和Q4组成。这一级不仅实现了增益功能，还进行了电平转换和跨导降低。通过降低跨导，可以使用更小的补偿电容（仅5.0pF），节省了芯片面积。同时，输入共模范围可以包括负电源或地，在单电源工作时不会使输入器件或差分转单端转换器饱和。第二级是标准的电流源负载放大器级。每个放大器由内部电压调节器偏置，该调节器具有低温度系数，使每个放大器具有良好的温度特性和出色的电源抑制能力。

应用电路示例

文档中给出了多种应用电路示例，如电压跟随器、差分放大器、比较器、滤波器、振荡器等。这些电路示例展示了该系列运算放大器的广泛应用场景，为电子工程师提供了设计参考。例如，在电压跟随器电路中，放大器可以实现输入信号的跟随，起到缓冲和隔离的作用；在滤波器电路中，可以根据不同的需求设计低通、高通、带通等滤波器，实现信号的滤波处理。

订购信息

产品提供了多种封装形式，如PDIP - 8、SOIC - 8、Micro8等，并且不同型号有不同的工作温度范围可供选择。同时，还提供了不同的包装数量和包装形式，如卷带包装、导轨包装等，方便用户根据自己的需求进行选择。

机械尺寸

文档详细给出了不同封装形式的机械尺寸图和相关尺寸参数，包括PDIP - 8、SOIC - 8、Micro8等。这些尺寸信息对于电路板设计和器件安装非常重要，确保器件能够正确安装在电路板上。

总结

onsemi的LM258、LM358等单电源双运算放大器系列产品具有多种优异特性，适用于各种不同的应用场景。电子工程师在设计电路时，可以根据具体的需求，如电源电压、工作温度范围、性能参数等，选择合适的型号和封装形式。同时，通过参考文档中的应用电路示例，可以快速实现所需的电路功能。在实际应用中，还需要注意产品的最大额定值和电气特性参数，避免超过其极限值，以确保产品的可靠性和稳定性。大家在使用这些产品的过程中，有没有遇到过一些特别的问题或者有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。