LM1458 Double Amplificateur Opérationnel Fiche Technique & Exemples de Circuits

L'amplificateur opérationnel double LM1458 est un circuit intégré amplificateur op de usage général conçu pour le traitement de signaux analogiques de base. Il contient deux amplificateurs opérationnels indépendants dans un même boîtier, ce qui lui permet de gérer deux étages d'amplification ou deux fonctions de signal différentes dans le même circuit. Comme il prend en charge une alimentation bipolaire typique telle que ±9 V, ±12 V, ou ±15 V, il reste pratique pour les circuits analogiques plus anciens, les projets éducatifs et les conceptions à basse fréquence. Cet article explique les spécifications du LM1458, la configuration des broches, la structure interne, les alternatives, les applications de circuit, et plus encore.

Catalogue

Caractéristiques et Spécifications du LM1458

Paramètre	Symbole	Valeur Typique / Valeur Nominale	Unité
Tension d'alimentation	VCC	±18 max	V
Tension d'alimentation recommandée	VCC / VEE	±15 typique	V
Tension différentielle d'entrée	VI(DIFF)	30 max	V
Tension d'entrée	VI	±15 max	V
Plage de température de fonctionnement	TOPR	0 à +70	°C
Plage de température de stockage	TSTG	-65 à +150	°C
Tension de décalage d'entrée	VIO	2 typique, 6 à 7.5 max	mV
Courant de décalage d'entrée	IIO	20 typique, 200 à 300 max	nA
Courant de polarisation d'entrée	IBIAS	80 typique, 500 à 800 max	nA
Gain en tension de signal large	GV	20 typique / 15 min	V/mV
Plage de tension d'entrée	VI(R)	±12 typique, ±13 max	V
Résistance d'entrée	RI	0.3 typique à 1.0 max	MΩ
Rapport de rejet en mode commun	CMRR	70 à 90	dB
Rapport de rejet d'alimentation	PSRR	77 à 90	dB
Courant d'alimentation	ICC	2.3 typique, 8 max	mA
Plage de tension de sortie	VO(P-P)	±12 typique, ±14 max	V
Courant de court-circuit de sortie	ISC	20 typique	mA
Consommation d'énergie	PC	70 typique, 170 à 240 max	mW
Temps de montée	TR	0.3 typique	µs
Overshoot	OS	15 typique	%
Taux de montée	SR	0.5 typique	V/µs

Détails de l'Assignation des Broches du LM1458

Numéro de Broche	Nom de Broche	Fonction	Description
1	OUT1	Sortie 1	Terminal de sortie du premier amplificateur opérationnel.
2	IN1 −	Entrée inverseuse 1	Terminal d'entrée négative du premier amplificateur opérationnel. Le signal de sortie est inversé lorsque le signal d'entrée est appliqué ici.
3	IN1 +	Entrée non inverseuse 1	Terminal d'entrée positive du premier amplificateur opérationnel. Le signal de sortie conserve la même phase lorsque le signal d'entrée est appliqué ici.
4	VEE	Tension d'alimentation négative	Connecté à l'alimentation négative dans les circuits à double alimentation, comme −12 V ou −15 V. Dans certains circuits à alimentation unique, cette broche peut être connectée à la terre.
5	IN2 +	Entrée non inverseuse 2	Terminal d'entrée positive du deuxième amplificateur opérationnel.
6	IN2 −	Entrée inverseuse 2	Terminal d'entrée négative du deuxième amplificateur opérationnel.
7	OUT2	Sortie 2	Terminal de sortie du deuxième amplificateur opérationnel.
8	VCC	Tension d'alimentation positive	Connecté à l'alimentation positive, comme +12 V ou +15 V.

Structure interne et principe de fonctionnement

Le LM1458 contient deux amplificateurs opérationnels indépendants à l'intérieur d'un même boîtier IC. Chaque amplificateur a ses propres broches d'entrée et de sortie, mais les deux amplificateurs partagent les mêmes broches d'alimentation : VCC pour l'alimentation positive et VEE pour l'alimentation négative. Cette conception à double amplificateur permet à un IC LM1458 d'effectuer deux fonctions de signal analogique dans le même circuit, telles que l'amplification, le tamponnage, le filtrage ou le mélange de signaux.

À l'intérieur de chaque amplificateur, l'étape d'entrée commence par une paire de transistors différentiels. Cette étape compare la tension à l'entrée non inverseuse (+) et l'entrée inverseuse (−). Si la tension à l'entrée non inverseuse est supérieure, la sortie tend à se déplacer dans la direction positive. Si la tension à l'entrée inverseuse est supérieure, la sortie tend à se déplacer dans la direction négative. C'est le principe de fonctionnement de base d'un amplificateur opérationnel.

Après l'étape d'entrée, le signal passe par des étapes de gain internes. Ces étapes de transistors augmentent la petite différence de tension entre les deux entrées en un signal de sortie beaucoup plus important. Le LM1458 dispose également d'une compensation de fréquence interne, ce qui aide l'amplificateur à rester stable dans de nombreux circuits de rétroaction standard sans nécessiter de pièces de compensation externes supplémentaires.

L'étape de sortie fournit le signal de sortie final et permet à l'amplificateur opérationnel de piloter la charge connectée dans ses limites nominales. Le LM1458 comprend également une protection contre les courts-circuits, ce qui aide à protéger la sortie s'il est accidentellement court-circuité. Cependant, il ne doit toujours pas être utilisé au-delà de ses limites maximales de tension, de courant et de puissance.

En termes simples, le LM1458 fonctionne en détectant la différence de tension entre ses deux broches d'entrée, en amplifiant cette différence en interne et en produisant une tension de sortie contrôlée. Avec des résistances et des condensateurs externes, il peut être configuré comme un amplificateur inverseur, un amplificateur non inverseur, un suiveur de tension, un filtre actif, un intégrateur ou un amplificateur sommateur. Sa structure interne le rend utile pour des circuits analogiques de base, mais il n'est pas idéal pour des applications à haute vitesse, basse tension, rail à rail ou de précision.

Pièces équivalentes et alternatives

Numéro de pièce	Type	Type d' entrée	Plage de tension d'alimentation	Différence clé par rapport au LM1458
MC1458	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Semblable à LM1458	Équivalent très proche avec une fonction et un brochage similaires
RC4558	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Plage d'alimentation double similaire	Mieux connu pour des circuits audio et des signaux généraux
LM358	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Alimentation simple ou double	Fonctionne mieux sur des circuits à alimentation unique que le LM1458
LM2904	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Alimentation simple ou double	Semblable au LM358 mais souvent utilisé pour des plages de température industrielles/automobiles
TL072	Amplificateur opérationnel double	JFET	Généralement alimentation double	Impédance d'entrée plus élevée et courant de polarisation d'entrée plus faible que le LM1458
TL082	Amplificateur opérationnel double	JFET	Habituellement alimentation double	Impédance d'entrée plus rapide et plus élevée, mais pas idéal pour une alimentation à très basse tension
NE5532	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Habituellement alimentation double	Moins de bruit et meilleures performances audio que le LM1458
LM833	Amplificateur opérationnel double	Bipolaire	Habituellement alimentation double	Conçu pour des applications audio à faible bruit
MCP6002	Amplificateur opérationnel double	CMOS	Alimentation simple à basse tension	Rail-à-rail, faible consommation, alternative moderne
OPA2134	Amplificateur opérationnel double	FET	Habituellement alimentation double	Amplificateur opérationnel de qualité audio hautes performances
LM741	Amplificateur opérationnel simple	Bipolaire	Habituellement alimentation double	Pas un remplacement direct d'un amplificateur opérationnel double car il n'a qu'un seul amplificateur opérationnel

Applications courantes du circuit LM1458

Circuit générateur de fonctions LM1458

Le LM1458 utilisé comme générateur de fonctions de base. Il produit trois sorties d'onde commune : onde carrée, onde triangulaire et onde sinusoïdale. Le circuit utilise les deux amplificateurs opérationnels internes du LM1458 avec des résistances et des condensateurs pour façonner le signal étape par étape. L'alimentation utilise à la fois +9 V et -9 V, ce qui permet à l'onde de sortie de varier au-dessus et en dessous de la terre.

Dans ce circuit, une section de l'amplificateur opérationnel fonctionne comme un oscillateur ou un stade de commutation pour créer l'onde carrée. Puis, l'onde carrée passe par une section d'intégration, où le condensateur se charge et se décharge de manière contrôlée. Cela transforme l'onde carrée nette en une onde triangulaire plus douce. Après cela, le réseau résistance-capacité façonne davantage l'onde triangulaire en une onde sinusoïdale plus arrondie. Cela montre comment le LM1458 peut être utilisé non seulement pour l'amplification mais aussi pour la génération d'ondes et la formation de signaux.

Cette application est utile pour tester des circuits audio, des filtres, des amplificateurs et des systèmes analogiques de base. Cependant, comme le LM1458 a une vitesse de montée et une bande passante limitées, ce type de circuit est meilleur pour les signaux à basse fréquence. Il n'est pas adapté à la génération d'ondes à haute fréquence où un amplificateur opérationnel plus rapide ou un circuit intégré générateur de fonctions dédié donnerait de meilleurs résultats.

Circuit de contrôle de relais LM1458

Le LM1458 utilisé dans un circuit de contrôle de relais basé sur un capteur. La bobine marquée L1 agit comme l'élément de détection. Le LM1458 compare la tension de la bobine de détection avec une tension de référence définie par les résistances. Lorsque le signal d'entrée atteint le niveau requis, la sortie du LM1458 change d'état et active le transistor.

Le transistor, représenté comme 2N3053, fonctionne comme un conducteur de relais car le LM1458 ne peut pas fournir directement suffisamment de courant pour alimenter la bobine du relais. Lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel met le transistor sous tension, le courant circule à travers la bobine du relais et le relais s'active. La diode en parallèle avec la bobine du relais protège le transistor et le circuit intégré des pics de tension générés lors de la désactivation du relais.

Ce circuit montre comment le LM1458 peut être utilisé comme détecteur de signaux et amplificateur de contrôle. Il lit un petit signal d'entrée, le compare à un seuil fixé et contrôle une charge plus grande via un transistor. En utilisation réelle, ce type de circuit peut être adapté pour la détection magnétique, la détection d'objets, les systèmes d'alarme ou la commutation automatique. Le point important est que le LM1458 gère la décision du signal, tandis que le transistor gère le courant plus élevé requis par le relais.

Circuit amplificateur audio LM1458

Le LM1458 utilisé dans un petit circuit amplificateur audio. Le signal d'entrée provient d'un haut-parleur de 8 ohms ou d'une source similaire à un microphone et est couplé dans le LM1458 via un réseau de condensateurs et de résistances. Le LM1458 amplifie le petit signal audio et l'envoie à l'étage du transistor.

Le transistor 2N3053 est utilisé comme conducteur de sortie car un LM1458 seul ne peut pas alimenter un haut-parleur de 8 ohms avec suffisamment de courant. L'amplificateur opérationnel fournit un gain de tension, tandis que le transistor fournit un gain de courant. Cette combinaison permet au circuit de piloter le haut-parleur de sortie plus efficacement que l'amplificateur opérationnel seul. Les condensateurs dans le circuit aident à bloquer le courant continu, à stabiliser le point de polarisation et à permettre au signal audio de passer.

Ce circuit est utile pour des expériences audio simples, l'amplification de signaux de faible intensité, les circuits de interphone et l'apprentissage de la manière dont les amplificateurs opérationnels et les transistors fonctionnent ensemble. Cependant, ce n'est pas un amplificateur audio de haute qualité. Le LM1458 a un taux de montage limité, des performances sonores et une capacité de sortie inférieures par rapport aux amplificateurs opérationnels audio modernes. Pour une meilleure qualité sonore, des composants comme le NE5532, le LM833 ou le TL072 sont généralement de meilleurs choix.

Quand devriez-vous utiliser ou ne pas utiliser le LM1458

Utilisez le LM1458 quand

Vous pouvez utiliser le LM1458 lorsque votre circuit nécessite un amplificateur opérationnel dual simple et peu coûteux pour des travaux analogiques de base. Il est adapté aux applications de basse fréquence telles que l'amplification de signaux, les filtres actifs, les amplificateurs sommateurs, les intégrateurs, les suiveurs de tension et les circuits simples de mise en forme d'onde. Comme il contient deux amplificateurs opérationnels dans un seul boîtier, il est utile lorsque vous avez besoin de deux étages d'amplification tout en économisant de l'espace sur la carte.

Le LM1458 est également un bon choix pour l'apprentissage, les tests et la réparation de circuits plus anciens. De nombreux circuits analogiques classiques ont été conçus autour d'amplificateurs opérationnels à double alimentation, donc le LM1458 peut encore bien fonctionner dans des systèmes utilisant des alimentations telles que ±9 V, ±12 V ou ±15 V. Il est pratique lorsque le circuit ne nécessite pas une très grande vitesse, un bruit très faible, une sortie rail-à-rail ou une précision élevée.

Vous pouvez également utiliser le LM1458 lorsque le coût et la disponibilité sont plus importants que les performances avancées. Pour des circuits de contrôle simples, des expériences audio, un conditionnement général de signal et des projets éducatifs, le LM1458 peut encore fonctionner correctement si les limites de tension d'alimentation, de plage d'entrée, de courant de charge et de fréquence sont respectées.

Ne pas utiliser le LM1458 quand

Ne pas utiliser le LM1458 lorsque votre circuit nécessite un fonctionnement à faible tension, en particulier avec des systèmes de microcontrôleurs modernes de 3,3 V ou 5 V. Le LM1458 n'est pas un amplificateur opérationnel rail-à-rail, donc sa plage de tension d'entrée et de sortie ne peut pas atteindre les rails d'alimentation. Cela peut causer des signaux de sortie écrêtés, faibles ou incorrects dans les circuits à alimentation unique à faible tension.

Vous devriez également éviter le LM1458 dans des applications à grande vitesse ou à haute fréquence. Son taux de montage typique est d'environ 0,5 V/µs, donc il n'est pas idéal pour un traitement rapide des signaux, la génération de formes d'onde à haute fréquence, l'entraînement rapide d'ADC ou des applications de commutation nécessitant une réponse rapide. Un amplificateur opérationnel plus rapide est un meilleur choix pour ces conceptions.

Le LM1458 n'est également pas la meilleure option pour les circuits de capteurs de précision, les dispositifs alimentés par batterie et les conceptions audio de haute qualité. Sa tension d'offset d'entrée, son courant de polarisation d'entrée, ses performances sonores et sa consommation d'énergie ne sont pas aussi bonnes que de nombreux amplificateurs opérationnels modernes. Pour des mesures de précision, des systèmes à faible consommation d'énergie, de l'audio à faible bruit ou des capteurs à haute impédance d'entrée, des alternatives plus récentes telles que le MCP6002, le TL072, le NE5532, le LM358 ou des amplificateurs opérationnels CMOS de précision sont généralement plus appropriées.

Applications dans le monde réel

• Filtres actifs

• Préamplificateurs audio

• Circuits de conditionnement de signal

• Suiveurs de tension

• Amplificateurs inversants

• Amplificateurs non inversants

• Amplificateurs sommateurs

• Circuits intégrateurs

• Amplificateurs différentiels, etc.

Dimensions mécaniques

Conclusion

Le LM1458 reste un amplificateur opérationnel dual utile pour des circuits analogiques simples et basse fréquence. Ses principales forces sont sa structure à double amplificateur opérationnel, la compensation de fréquence interne, la protection contre les courts-circuits, le large support de tension d'alimentation et sa facilité d'utilisation dans des conceptions d'amplificateurs et de filtres de base. Il peut être un bon choix pour apprendre l'électronique, réparer des circuits plus anciens, construire des étages de conditionnement de signal simples et créer des circuits de générateur de fonctions de base, de contrôle de relais ou d'amplificateurs audio. Cependant, le LM1458 a également des limites claires. Son taux de montage, son offset d'entrée, son courant de polarisation d'entrée, sa capacité de sortie et son comportement non rail-à-rail le rendent moins adapté pour des systèmes modernes de 3,3 V ou 5 V, des capteurs de précision, des dispositifs alimentés par batterie, des signaux à grande vitesse et des applications audio de haute qualité. Pour ces besoins, des amplificateurs opérationnels plus récents tels que le LM358, le TL072, le NE5532, le MCP6002 ou d'autres amplificateurs opérationnels CMOS modernes et audio peuvent être de meilleures options.

Questions Fréquemment Posées [FAQ]

1. Pourquoi le LM1458 est-il encore utilisé si de nouveaux amplificateurs opérationnels ont de meilleures performances?

Le LM1458 est encore utilisé car il est simple, peu coûteux, facile à trouver et adapté à de nombreux circuits analogiques de base. Il fonctionne bien dans des applications de basse fréquence telles que l'amplification de signaux, les filtres actifs, les intégrateurs et les circuits éducatifs. Cependant, ce n'est pas le meilleur choix lorsque le circuit a besoin de basse tension, de grande vitesse, de faible bruit ou de fonctionnement rail-à-rail.

2. Le LM1458 peut-il être utilisé dans des circuits modernes de 3,3 V ou 5 V?

Le LM1458 n'est généralement pas idéal pour les systèmes de 3,3 V ou 5 V. Ce n'est pas un amplificateur opérationnel rail-à-rail, donc sa plage de tension d'entrée et de sortie ne peut pas atteindre les rails d'alimentation. Dans les circuits à basse tension, cela peut provoquer un échantillonnage du signal, une sortie faible ou un fonctionnement incorrect. Pour les circuits de 3,3 V ou 5 V, un amplificateur opérationnel CMOS moderne ou rail-à-rail est généralement préférable.

3. Qu'est-ce qui rend le LM1458 différent d'un amplificateur opérationnel simple comme le LM741 ?

La principale différence est que le LM1458 contient deux amplificateurs opérationnels dans un seul boîtier, tandis que le LM741 n'en contient qu'un. Cela rend le LM1458 plus utile lorsqu'un circuit nécessite deux étages amplificateurs, tels qu'un filtre plus un tampon ou un préamplificateur plus un étage de mise en forme du signal.

4. Le LM1458 est-il adapté aux circuits audio ?

Le LM1458 peut être utilisé dans des expériences audio simples, de petits préamplificateurs et des circuits de contrôle de tonalité de base. Cependant, ce n'est pas le meilleur choix pour un audio de haute qualité car son taux de montée, ses performances en bruit et sa capacité de sortie sont limitées. Pour de meilleures performances audio, des amplificateurs opérationnels tels que le NE5532, le LM833 ou le TL072 sont généralement de meilleurs choix.

5. Pourquoi le LM1458 nécessite-t-il généralement des résistances et des condensateurs externes ?

Le LM1458 a besoin de composants externes car le circuit intégré lui-même ne fournit que la fonction de base de l'amplificateur opérationnel. Les résistances définissent le gain, la rétroaction et la tension de référence, tandis que les condensateurs contrôlent le filtrage, le minutage, le couplage et la mise en forme des formes d'onde. En modifiant ces composants externes, le même LM1458 peut fonctionner comme un amplificateur, un filtre, un oscillateur, un intégrateur ou un détecteur de signal.

6. Le LM1458 peut-il piloter directement un relais ou un haut-parleur ?

Non, le LM1458 ne doit pas piloter directement des charges lourdes telles que des relais ou des haut-parleurs. Son courant de sortie est limité, donc un étage de pilote transistor est nécessaire. Dans les circuits de relais et de haut-parleurs, le LM1458 gère le contrôle du signal, tandis que le transistor fournit le courant plus élevé requis par la charge.