1. 소개 : "All-Rounder"Quad Op-Amp

전자 회로의 세계에서LM324쿼드 채널 통합, 광범위한 전압 적응성 및 비용 효율성을 통해 산업 제어, 소비자 전자 제품 및 의료 기기의 핵심 구성 요소 역할을하는 다목적 엔지니어로 서 있습니다. 1970 년대에 태어난이 클래식 OP-AMP는 단일 공급 3V ~ 32V (이중 공급 ± 1.5V ~ ± 16V), 1.2MHz 대역폭 및 0.5V/μS SLE 비율에 대한 호환성으로 계속 번성하고 있습니다. LM324는 미세 폴 레벨 센서 신호를 증폭 시키거나 5V 시스템에서 수준을 변환하는지 여부에 관계없이 미니멀리스트 회로로 정확한 제어를 달성합니다.

2. 핵심 특징 : "견고한"4-in-one 디자인

2.1. 하드웨어 아키텍처 : 유연한 네트워킹을위한 4 개의 독립 채널

4 개의 완전 차동 OP-AMPS 공유 전원 공급 장치 (VCC의 경우 핀 4, GND의 경우 핀 11)와 내부적으로 통합 된 각 채널에는 비 반전 (+), 반전 (In-) 입력 및 단일 엔드 출력 (OUT)이 포함됩니다. 차동 입력 단계는 음극 공급 레일 (단일 공급 모드에서 0V까지)을 덮는 공통 모드 전압을 지원하므로 열전대 및 변형 게이지와 같은 저수준 센서와 직접 인터페이스 할 수있는 추가 바이어스가 필요하지 않습니다.

2.2. 전기 견고성 : 넓은 전압, 저전력 및 보호

전압 적응성: 3V (리튬 배터리)에서 32V (산업용 버스), ± 1.5V (휴대용 장치)에서 ± 16V (Instruments)까지의 이중 공급 장치, 시스템 전압의 90% 이상을 장착합니다.

전력 제어: 채널 당 375μa의 정지 전류, 4 개의 채널의 경우 총 전력 소비 <1.5ma, 배터리 구동 IoT 노드에 이상적입니다.

안전 메커니즘: 출력 단락 보호 (지속적인 단락), 입력 ESD 클램핑 (± 2kV HBM), PCB 납땜 오류에 대한 탄력성.

2.3. 성능 매개 변수 : 실용성 및 비용 균형

매개 변수	전형적인 가치	핵심 가치 제안
오픈 루프 게인	100dB	10x 이득에서 폐 루프 정확도, 오차 <0.1%를 보장합니다
입력 바이어스 전류	20NA	고 임피던스 센서 (예 : pH 전극)
출력 스윙 (5V)	0.05V ~ 4.8V	철도에서 레일 근처에서 5V 논리 회로를 직접 구동합니다
온도 범위	0 ℃ ~ 70 ℃	민사 응용의 90%를 포함합니다. 산업 등급 LM224 사용 가능

3. 핀 디코딩 : 14 핀 "범용 소켓"

PIN 기능은 DIP-14 패키지를 예를 들어 "3 + 1"구조 (3 개의 OP-AMPS + Common Power Supply)를 따릅니다.

핀 번호	핀 이름	설명
1	출력 1	op-amp 1의 출력
2	입력 1-	OP-AMP 1의 역 입력
3	입력 1+	OP-AMP 1의 비 반전 입력
4	VCC	양의 공급 전압
5	입력 2+	OP-AMP 2의 비 반전 입력
6	입력 2-	OP-AMP 2의 역 입력
7	출력 2	op-amp 2의 출력
8	출력 3	OP-AMP 3의 출력
9	입력 3-	OP-AMP 3의 역 입력
10	입력 3+	OP-AMP 3의 비 반전 입력
11	vee/gnd	지면 또는 음수 공급 전압
12	입력 4+	OP-AMP 4의 비 반전 입력
13	입력 4-	OP-AMP 4의 역 입력
14	출력 4	OP-AMP 4의 출력

핀 번호	상징	함수 정의	일반적인 응용 프로그램 시나리오
1/7/8/14	1-4	4 개의 푸시 풀 출력, 채널 당 40ma 싱크 전류	드라이브 LED, 릴레이 또는 ADC 샘플 및 보유
2/6/9/13	안에-	반전 입력 (가상 접지 노드)	피드백 저항기를 연결하여 폐 루프 게인을 결정하십시오
3/5/10/12	+	비 반전 입력 (High-Z 신호 포트)	센서 또는 전압 분배기에 직접 연결하십시오
4	VCC	양성 공급 (단일/이중 공급)	시스템 전원에 연결하고 100NF 디커플링을 권장하십시오
11	Gnd	지상/음성 공급 (이중 공급)	전체 회로 참조 접지, 단일 지점 접지가 필요합니다

레이아웃 팁 : 인접한 OP-AMPS의 IN-in-PINS의 병렬 라우팅을 피하기 위해 핀을 늘리십시오. 전력 노이즈를 완화하기 위해 VCC 및 GND 추적을 두껍게합니다.

4. 작업 원칙 : "조립 라인"3 단계 증폭의 철학

각op-amp정밀 생산 라인과 유사한 고전적인 3 단계 아키텍처를 사용합니다.

차동 입력 단계: 바이폴라 트랜지스터 차동 쌍 쌍은 80dB CMRR로 VIN+ - VIN- 신호를 증폭시켜 50Hz 주 간섭을 필터링합니다.

중간 게인 단계: 주파수 보상을 갖는 공통-이미 터 앰프, 통합 된 10pf 커패시터는 폐 루프 안정성을 위해 1MHz 이상의 자기 경화를 방지합니다.

푸시 풀 출력 단계: 클래스 AB 증폭기 구조, 출력 저항 <100Ω, 10kΩ 하중을 유발하고 단락 동안 전류를 50MA로 제한합니다.

5. 5 개의 전형적인 응용 프로그램 : 신호 체인에서 전력 체인까지

5.1. 센서 컨디셔닝 : 열전대 콜드 접합 보상

회로: 비 반전 증폭기 (게인 100)로 구성된 OP-AMP는 10kΩ 저항기를 통한 지상, 피드백 저항 1MΩ에 연결되는 열전대 (MV 신호)에 연결합니다.

열쇠:+ 공통 모드-GND 특성을 활용하여 바이어스없이 0 ~ 20MV 온도 차이를 증폭시켜 유형 K 열전대에 적합합니다.

최적화: 입력에서의 100kΩ 평행 저항은 열전대 오픈 카운터 동안 OP-AMP 포화를 방지합니다.

5.2. 단일 공급 오디오 증폭 : 3V 마이크 프리 앰프

반전 회로: RI = 1kΩ (전자 마이크 임피던스와 일치), RF = 10KΩ (게인 -10), 2 개의 10kΩ 전압 분배기를 통한 1/2VCC 바이어싱.

팁: 10μF 출력 커패시터는 DC를 차단하고 50Hz 리플, THD <1% (1kHz 사인파)을 감소시킵니다.

확장: 4 개의 op-amps는 20Hz ~ 20kHz 오디오 채널을 위해 2 단계 필터로 캐스케이드 할 수 있습니다.

5.3. 전압 비교기 : 리튬 배터리 과전압 보호

창 감지: 2 개의 OP-AMPS 임계 값을 4.2V (충전 컷오프) 및 2.5V (배출 컷오프)로 설정합니다. 배터리 전압이 종료되면 [2.5V, 4.2V], 낮은 출력은 MOSFET 셧다운을 유발합니다.

혁신: OP-AMP 푸시 풀 출력을 사용하여 NPN 트랜지스터를 직접 구동하여 풀업 저항기를 제거하고 회로 비용을 30%줄입니다.

5.4. 통합 회로 : 운동 속도 모니터링

원칙: 홀 센서 제곱파는 RC 통합 (r = 100kΩ, c = 10μf), Op-Amp Integrator; 속도에 비례하는 출력 전압 (0 ~ 5000rpm의 경우 0 ~ 5V).

구경 측정: 전위차계는 피드백 저항을 조정하여 구성 요소 오류, 선형성 ± 0.5%를 보상합니다.

5.5. 발진기 : 555에 대한 "드롭 인"대안

제곱파 생성: OP-AMP는 Schmitt 트리거, 100kΩ 저항기 및 10NF 커패시터 (주파수 ≈1kHz), 50% 듀티 사이클로 구성된 RC 시간 상수로 구성되었습니다.

이점: 555의 듀얼 컨퍼링기 구조를 제거하고 단일 OP-AMP + 패시브로 달성하고 PCB 영역을 40%줄입니다.

6.LM324 전형적인 응용 프로그램 회로

1. lm324로AC 증폭기 역전

이 증폭기는 사운드 시스템에서 사전 증폭에 적합한 AC 증폭을위한 트랜지스터를 대체합니다. 회로는 R1과 R2가 1/2V+ 바이어스를 형성하는 단일 전원 공급 장치를 사용하여 조정이 필요하지 않습니다. C1은 댐핑 커패시터 역할을합니다.

전압 게인 (AV)은 외부 저항 RI 및 RF에 의해 결정됩니다 : AV = -RF/리

음수 부호는 출력 신호가 입력에 비해 반전되었음을 나타냅니다. 표시된 값의 경우 AV = -10입니다. 입력 저항은 RI와 같으며 일반적으로 신호 소스의 내부 저항과 일치하며 RF가 원하는 게인을 위해 선택되었습니다. CO 및 CI는 커플 링 커패시터입니다.

2. LM324 AS a비 반전 AC 증폭기

이 회로는 높은 입력 임피던스를 특징으로합니다. R1 및 R2는 1/2V+ 전압 분배기를 형성하여 R3을 통해 OP-AMP를 바이어스합니다.

전압 게인 공식은 다음과 같습니다. AV = 1+rf/R4

입력 저항은 R3에 의해 설정되며 R4는 일반적으로 여러 kΩ에서 수십 kΩ에 이르기까지 다양합니다.

3. 온도 측정 회로에서 LM324

온도 프로브가 사용됩니다실리콘 트랜지스터(3DG6) 다이오드로 구성되었습니다. 트랜지스터의베이스 -이미 터 전압은 온도 계수가 -2.5mV/° C이며, 이는 각 ° C 증가에 대해 2.5MV 감소를 의미합니다. OP-AMP A1은 비 반전 DC 앰프 역할을합니다. 온도가 높을수록 BG1의 전압 강하가 감소하여 A1의 비 반전 입력 및 출력에서 전압을 낮 춥니 다.

이것은 선형 증폭 과정입니다. 측정 또는 제어 회로를 A1의 출력에 연결하면 표시 또는 자동 제어가 가능합니다.

4. LM324로비교기

피드백 저항을 제거하거나 (또는이를 무한대로 취급하면) OP-AMP는 개방 루프 조건에 있습니다. 이론적으로 무한하지만 LM324의 오픈 루프 게인은 100dB (100,000 ×)이므로 출력이 높음 (V+) 또는 낮은 (V- 또는 GND) 수준에서 출력을 갖는 전압 비교기가됩니다. 양의 입력 전압이 음수 입력을 초과 할 때 출력이 낮습니다.
두 개의 op-amps는 전압 레벨 비교기를 형성합니다.

R1 및 R1 'A1에 대한 비교 임계 값 U1을 설정하십시오.

R2 및 R2 'A2의 임계 값 U2를 설정합니다.

입력 전압 UI는 A1의 양의 입력 및 A2의 음수 입력에 연결됩니다.

ui> u1 인 경우 A1은 높은 출력입니다.

ui <u2 인 경우 a2는 높은 출력입니다.

높은 출력이 트랜지스터 BG1을 켜고 LED를 조명합니다.

U1> U2를 사용하면 UI가 종료 될 때 LED 조명 [U2, U1]이 전압 레벨 표시기 역할을합니다.

U2> U1의 경우 UI가 [U2, U1] 내에있을 때 LED 조명은 "창"전압 표시기 역할을합니다.
센서와 함께 사용하도록 수정 된이 회로는 물리적 수량, 단락, 개방 회로 등에 대한 이중 제한을 감지합니다.

7. 선택 및 대안 : 시나리오 중심의 선택

응용 프로그램 시나리오	권장 모델	대안	주요 차이
저비용 프로토 타이핑	LM324N (DIP)	LM358 (이중 채널)	쿼드 채널은 30% PCB 공간을 절약합니다
산업 환경	LM224 (-40 ℃ ~ 85 ℃)	SGM324 (국내 중국어)	실외 사용을위한 넓은 온도 범위 + 4KV ESD
배터리 구동 장치	LM324B (저전력)	TLC2274 (CMOS)	정지 전류 110μa, 배터리 수명 연장 50%
디지털 인터페이스	LM3900 (오픈 드레인)	직접 대체물이 없습니다	5V 로직을 위해 풀업 저항이 필요합니다

8. LM324 데이터 시트

9. LM324 패키지

10. 연결 : LM324, 상록수 클래식

1970 년대부터 계산기까지 2020 년대 스마트 홈까지 LM324는 반세기 동안 진정한 고전이 가장 간단한 아키텍처와의 복잡한 문제를 해결하는 데 있다는 것이 입증되었습니다. 그 매력은 쿼드 채널 공간 절약뿐만 아니라 단일 공급 시스템에 대한 깊은 이해에서 비롯된 것입니다. 응용 프로그램의 90%만이 5V 만 필요할 때 LM324는 "이중 공급품이 필요 없음"이라는 철학을 DNA에 뿌렸습니다. 엔지니어를 위해LM324구성 요소 이상입니다. 그것은 디자인 철학입니다 : 가장 적은 외부 부품으로 가장 신뢰할 수있는 기능을 달성합니다. 가까운 미래에,이 "4-in-one"OP-AMP는 신호 체인의 모든 노드에서 단순하면서도 강력한 전자 이야기를 계속 스크립트 할 것입니다.