LM324操作放大器综合指南：引脚，应用程序，包装和数据表

1。简介：“全能”四方运算放大器

在电子电路世界中，LM324是一名多功能工程师，通过其四通道集成，广泛的电压适应性和成本效益，是工业控制，消费电子设备和医疗设备的核心组成部分。这款经典的运输工具放大器出生于1970年代，其兼容性继续壮成长，其兼容性为单供应3V〜32V（双供应±1.5V〜±16V），1.2MHz带宽和0.5V/μs的溶解率。无论是放大微伏级传感器信号还是在5V系统中转换水平，LM324都可以通过极简电路实现精确的控制。

2。核心特征：“坚固”四合一设计

2.1。硬件体系结构：灵活网络的四个独立渠道

内部与四个完全微分的操作放大器共享电源（VCC的引脚4，gnd的引脚11），每个通道包括非反转（+），反转（IN-）输入和单端输出（OUT）。差分输入阶段支持覆盖负电源导轨的共同模式电压（在单供应模式下降至0V），消除了需要额外偏置以直接与低级传感器（如热电偶和应变仪表）接口的需求。

2.2。电鲁棒：宽电压，低功率和保护

电压适应性：从3V（锂电池）到32V（工业总线），双电源从±1.5V（便携式设备）到±16V（仪器），拟合超过90％的系统电压。

电源控制：每通道仅375μa的静止电流，四个通道的总功耗<1.5mA，非常适合电池供电的物联网节点。

安全机制：输出短路保护（维持连续短路），输入ESD夹紧（±2kV HBM），弹性对PCB焊错误弹性。

2.3。性能参数：平衡实用性和成本

范围	典型的价值	关键价值主张
开环收益	100dB	确保闭环准确性，误差<0.1％，在10×增益时
输入偏置电流	20NA	适合高阻抗传感器（例如，pH电极）
输出秋千（5V）	0.05V〜4.8V	靠近铁路轨道，直接驱动5V逻辑电路
温度范围	0℃〜70℃	覆盖90％的民事申请；工业级LM224可用

3。引脚解码：14针“通用插座”

以DIP-14软件包为例，PIN函数遵循“ 3 + 1”结构（三个操作装置 +公共电源）：

引脚号	引脚名称	描述
1	输出1	Op-Amp 1的输出
2	输入1-	OP-AMP 1的反转输入
3	输入1+	Op-Amp 1的非反转输入
4	VCC	正供应电压
5	输入2+	Op-Amp 2的无反转输入
6	输入2-	倒置2的反转输入
7	输出2	Op-Amp 2的输出
8	输出3	Op-Amp 3的输出
9	输入3-	倒置3的反转输入3
10	输入3+	Op-Amp 3的无反转输入
11	vee/gnd	地面或负电压电压
12	输入4+	Op-Amp 4的无反转输入
13	输入4-	倒置4的反转输入4
14	输出4	Op-Amp 4的输出

销号	象征	功能定义	典型的应用程序方案
1/7/8/14	淘汰1-4	每个通道四个推拉输出，40mA接收电流	驱动LED，继电器或ADC样本和持有
2/6/9/13	在-	反转输入（虚拟地面节点）	连接反馈电阻以确定闭环增益
3/5/10/12	在+	非反转输入（高Z信号端口）	直接连接到传感器或电压隔板
4	VCC	正供应（单一/双供应）	连接到系统电源，推荐100NF脱钩
11	gnd	地面/负供应（双电源）	全电路参考地面，需要单点接地

布局提示：避免对相邻操作放大器的In+和Indinpin的并行路由，以减少串扰；增厚的VCC和GND跟踪以减轻电源噪声。

4.工作原理：三阶段扩增的“装配线”哲学

每个运算放大器采用经典的三阶段架构，类似于精确生产线：

差分输入阶段：双极晶体管差分对用80dB CMRR放大VIN+ -VIN信号，从而滤除50Hz电源干扰。

中等增益阶段：带有频率补偿的普通发射极放大器，整合的10pf电容器可防止自振荡以上1MHz以上的闭环稳定性。

推扣输出阶段：AB类放大器结构，输出电阻<100Ω，驱动10kΩ的负载，在短电路期间将电流限制为50mA。

5。五个经典应用：从信号链到电源链

5.1。传感器调理：热电偶冷连接补偿

电路：OP-AMP配置为非转移放大器（增益100），+连接到热电偶（MV信号），通过10KΩ电阻器，反馈电阻1MΩ。

钥匙：在不存在偏置的情况下放大0〜20mV温度差的特征+共同模式到GND的特征，适用于K型热电偶。

优化：100kΩ平行电阻在输入时阻止了热电偶开路期间的op-Amp饱和度。

5.2。单供应音频放大：3V麦克风前置放大器

反转电路：ri =1kΩ（匹配element MIC阻抗），RF =10KΩ（增益-10），1/2VCC通过两个10KΩ电压分隔线偏置。

提示：10μF输出电容器块DC，减少50Hz涟漪，THD <1％（1kHz正弦波）。

扩张：四个运算放大器可以乘层流到两个阶段的过滤器中，以使用20Hz〜20kHz音频通道。

5.3。电压比较器：锂电池电压防压

窗口检测：在4.2V（电荷截止）和2.5V（放电截止）的两个操作装置设置阈值；当电池电压退出[2.5V，4.2V]时，低输出会触发MOSFET关闭。

创新：利用操作AMP推动力输出直接驱动NPN晶体管，消除了上拉电阻，并使电路成本降低了30％。

5.4。集成器电路：电动机速度监控

原则：霍尔传感器方波通过RC集成（r =100kΩ，c =10μf），op-amp作为集成器；输出电压与速度成比例（0〜5V的0〜5000rpm）。

校准：电位计调整反馈电阻以补偿组件误差，线性±0.5％。

5.5。振荡器：555的“下车”替代品

方波的产生：OP-AMP配置为Schmitt Trigger，RCT常数，从100kΩ电阻和10NF电容器（频率约1kHz），50％占空比。

优势：消除了555的双启动器结构，以单个操作AMP +被动剂实现，将PCB面积降低了40％。

6。LM324典型的申请电路

1。LM324作为反转交流放大器

该放大器取代了用于AC扩增的晶体管，适用于声音系统中的预扩增。电路不需要调整，使用单个电源，其中R1和R2形成1/2V+偏置。 C1充当阻尼电容器。

电压增益（AV）由外部电阻RI和RF确定：AV = -RF/RI

负符号表示输出信号相对于输入而倒。对于显示的值，AV = -10。输入电阻等于RI，通常与信号源的内部电阻相匹配，而RF为所需的增益选择了RF。 CO和CI是耦合电容器。

2。lm324作为一个非反转交流放大器

该电路具有高输入阻抗。 R1和R2形成1/2V+电压分隔器，通过R3偏置操作装置。

电压增益公式为：AV = 1+RF/R4

输入电阻由R3设置，R4通常从几kΩ到数十kΩ不等。

3。LM324在温度测量电路中

温度探针使用硅晶体管（3DG6）配置为二极管。晶体管的碱发射器电压的温度系数为-2.5mV/°C，这意味着每个°C的降低2.5mV。 Op-Amp A1充当非反转直流放大器：较高的温度降低了BG1的电压下降，从而降低了A1的不转移输入和其输出的电压。

这是一个线性扩增过程。将测量或控制电路连接到A1输出可以表明或自动控制。

4。lm324作为一个比较器

删除反馈电阻（或将其视为无限）将操作放大器处于开环状态。尽管从理论上讲是无限的，但LM324的开环增益为100dB（100,000×），使其成为高（V+）或低（V-或GND）水平的输出的电压比较器。当正输入电压超过负输入时，输出为低。
两个操作放大器形成电压级比较器：

R1和R1'设置了A1的比较阈值U1。

R2和R2'设置A2的阈值U2。

输入电压UI连接到A1的正输入和A2的负输入。

如果UI> U1，则A1输出高。

如果UI <U2，则A2输出高。

高输出打开晶体管BG1，点亮LED。

使用U1> U2，UI退出[U2，U1]时，LED灯充当电压级别指示器。

使用U2> U1，UI在[U2，U1]内时的LED灯，用作“窗口”电压指示器。
该电路修改用于传感器，可检测到物理量，短路，开路等的双重限制。

7。选择和替代方案：方案驱动的选择

应用程序方案	推荐模型	选择	关键区别
低成本原型制作	LM324N（DIP）	LM358（双通道）	四通道节省了30％PCB空间
工业环境	LM224（-40 ℃〜85℃）	SGM324（国内中文）	宽温度范围 + 4KV ESD供户外使用
电池供电的设备	LM324B（低功率）	TLC2274（CMOS）	静止电流110μa，将电池寿命延长50％
数字接口	LM3900（开放式）	没有直接替代	需要5V逻辑的上拉电阻

8。LM324数据表

9。LM324包

10.结论：LM324，常绿经典

从1970年代的计算器到2020年代的智能房屋，LM324已经证明了半个多世纪的真实经典作品在于用最简单的体系结构解决复杂的Q题。它的魅力不仅源于四通道空间的节省，而且还源于对单个供应系统的深刻理解 - 当90％的应用只需要5V时，LM324就将“无需双重供应”的理念植入了其DNA中。对于工程师，LM324不仅仅是组件；这是一种设计理念：以最少的外部部件来实现最可靠的功能。在可预见的将来，这种“四合一”操作AMP将继续在信号链的每个节点上脚本简单而强大的电子叙事。