LM258 Amplificateur Opérationnel Double à Faible Puissance IC Spécifications

Le LM258 est un amplificateur opérationnel double à faible puissance contenant deux amplificateurs indépendants dans un seul IC. Ce guide explique la répartition des broches du LM258, son principe de fonctionnement, ses spécifications, ses formules de conception, ses options d'emballage et de commande, des circuits pratiques, des problèmes courants, des comparaisons et des alternatives modernes.

Catalogue

Qu'est-ce que l'amplificateur opérationnel double LM258 ?

Le LM258 est un amplificateur opérationnel double à faible puissance IC contenant deux amplificateurs opérationnels à fort gain indépendants dans une seule puce. Les deux amplificateurs ont des entrées inversées, des entrées non inversées et des sorties séparées, mais partagent les mêmes connexions d'alimentation. Ils sont compensés en fréquence en interne et peuvent fonctionner à partir d'une alimentation unique ou d'alimentations divisées.

Le LM258 est couramment fourni dans un boîtier à 8 broches. Selon le fabricant et le code de commande exact, les options disponibles peuvent inclure des boîtiers PDIP, SOIC, TSSOP et VSSOP. Le PDIP convient aux planches de montage (breadboards) et à l'assemblage à travers panneaux, tandis que les boîtiers de montage en surface plus petits aident à réduire l'espace sur le circuit imprimé.

Si vous êtes intéressé par l'achat du LM258, n'hésitez pas à nous contacter pour les prix et la disponibilité.

Informations de Commande LM258

Appareil Commandable	Version	Boîtier	Transport
LM258P	LM258	PDIP-8	Tube
LM258DR	LM258	SOIC-8	Grand ruban et bobine
LM258DGKR	LM258	VSSOP-8	Grand ruban et bobine
LM258AP	LM258A	PDIP-8	Tube
LM258ADR	LM258A	SOIC-8	Grand ruban et bobine
LM258ADGKR	LM258A	VSSOP-8	Grand ruban et bobine

Répartition des broches et fonctions des broches LM258

Broche	Nom de la Broche	Fonction
1	OUT1	Sortie de l'amplificateur opérationnel 1
2	IN1−	Entrée inversée de l'amplificateur opérationnel 1
3	IN1+	Entrée non inversée de l'amplificateur opérationnel 1
4	V−	Connexion d'alimentation négative ; normalement connectée à la terre dans un circuit à alimentation unique
5	IN2+	Entrée non-inversante de l'amplificateur opérationnel 2
6	IN2−	Entrée inversante de l'amplificateur opérationnel 2
7	OUT2	Sortie de l'amplificateur opérationnel 2
8	V+	Connexion d'alimentation positive

Principe de fonctionnement du LM258

Comment fonctionne le LM258

Le LM258 contient deux amplificateurs opérationnels indépendants qui fonctionnent de la même manière. Chaque amplificateur détecte la différence de tension entre son entrée non-inversante (IN+) et son entrée inversante (IN−). Lorsque IN+ est plus positif que IN−, la tension de sortie augmente. Lorsque IN− est plus positif, la tension de sortie diminue.

Comme indiqué dans le schéma du circuit interne, l'étape d'entrée compare les deux signaux, tandis que l'étape intermédiaire fournit la majeure partie du gain en tension. L'étape de sortie fournit la tension résultante à la broche OUT. Des régulateurs de courant internes établissent des courants de fonctionnement stables, et un condensateur de compensation interne soutient un fonctionnement en boucle fermée stable.

En fonctionnement linéaire normal, la rétroaction négative renvoie une partie de la sortie à l'entrée inversante. Des résistances externes dans ce chemin de rétroaction déterminent le gain en tension en boucle fermée du circuit.

Fonctionnement à alimentation unique et à double alimentation

En fonctionnement à alimentation unique, la broche 8 est connectée à l'alimentation positive et la broche 4 est connectée à la terre. Le LM258 supporte une plage d'alimentation totale d'environ 3 V à 30 V.

Pour le fonctionnement à double alimentation, la broche 8 est connectée au rail positif et la broche 4 au rail négatif. Par exemple, ±15 V produit une tension d'alimentation totale de 30 V. La tension totale entre les broches 8 et 4 doit rester dans la limite spécifiée. Sa plage d'entrée inclut le rail négatif, mais ni l'entrée ni la sortie ne sont entièrement rail à rail.

Spécifications techniques du LM258

Paramètre	Spécification du LM258
Nombre d'amplificateurs	2
Plage de tension d'alimentation	3 V à 30 V total
Plage de double alimentation	Environ ±1.5 V à ±15 V
Température de fonctionnement	−25°C à 85°C
Tension d'offset d'entrée	3 mV typique ; 5 mV maximum à 25°C
Dérive d'offset d'entrée	7 µV/°C typique
Courant d'entraînement d'entrée	20 nA typique ; 150 nA maximum
Courant d'offset d'entrée	2 nA typique ; 50 nA maximum
Plage d'entrée en mode commun	De V− à environ V+ − 1.5 V
Rapport de rejet en mode commun	70 dB minimum ; 80 dB typique
Rapport de rejet d'alimentation	65 dB minimum ; 100 dB typique
Gain en tension en boucle ouverte	100 dB typique
Produit gain-bande passante	0.7 MHz typique
Taux de variation	0.3 V/µs typique
Séparation des canaux	120 dB typique
Tension de sortie à faible niveau	5 mV typique ; 20 mV maximum dans des conditions spécifiées
Tension de sortie à niveau élevé	Typiquement 2 V en dessous de V+ avec une charge faible
Courant de sortie en court-circuit	±40 mA typique
Courant quiescent	350 µA typique par amplificateur
Compensation de fréquence	Interne
Options de boîtier	PDIP-8, SOIC-8 et VSSOP-8

Formules de conception du LM258

Les résistances de réglage de gain déterminent le gain en tension en boucle fermée d'un amplificateur LM258. Cependant, la sortie calculée doit rester dans sa plage d'entrée en mode commun, l'oscillation de tension de sortie, la bande passante, le taux de variation et les limites de courant de sortie.

Gain de l'amplificateur inversant

Dans une configuration inversante, le signal est appliqué à l'entrée inversante via R_in, tandis que R_f fournit une rétroaction négative depuis la sortie.

Gain de l'amplificateur non-inversant

Dans une configuration non-inversante, le signal est connecté à l'entrée non-inversante. R_f connecte la sortie à l'entrée inversante, tandis que R_g connecte cette entrée à la terre ou à une tension de référence.

Si Rf=40kΩ et Rg=10kΩ :

La sortie est cinq fois l'entrée et conserve la même polarité.

Limites de bande passante et de taux de variation

Le LM258 a un produit gain-bande passante typique d'environ 0.7" " MHz. La bande passante du petit signal est approximativement :

Pour un gain non-inversant de 10 :

Pour un amplificateur inversant, le gain de bruit est 1+Rf/Rin, pas simplement la magnitude de son gain de signal.

Le taux de montée typique du LM258 est de 0,3V/μs. La fréquence maximale approximative pour une onde sinusoïdale non distordue est :

Pour une sortie de 5 V crête :

Le résultat le plus bas des calculs de bande passante et de taux de montée doit être considéré comme la limite de fréquence pratique, avec une marge de conception supplémentaire incluse.

Exemples de circuits LM258

Suiveur de tension référence Zener LM258

Dans ce circuit, la résistance RZ limite le courant circulant depuis l'alimentation à travers la diode Zener Z1. Lorsque la diode Zener fonctionne en rupture, elle produit une tension de référence relativement stable à l'entrée non inversée du LM258. Cette référence doit rester dans la plage commune valide des entrées de l'IC.

La sortie du LM258 est connectée directement à son entrée inversée, créant une rétroaction négative et un gain en tension d'un. L'IC ajuste automatiquement sa sortie jusqu'à ce que la tension d'entrée inversée corresponde étroitement à la tension Zener à l'entrée non inversée. Par conséquent, Vout est approximativement égal à la tension de référence Zener.

Le LM258 isole également le réseau Zener de la charge RL. La charge reçoit du courant principalement de la sortie de l'amplificateur opérationnel, ce qui aide à prévenir que le courant de charge variable ne perturbe la référence Zener. Cependant, la tension de sortie requise et le courant de charge doivent rester dans les limites de variation de sortie et de courant du LM258.

Générateur d'onde triangulaire et d'onde carrée LM258

Ce circuit utilise les deux amplificateurs opérationnels à l'intérieur du LM258 pour générer des formes d'onde triangulaires et carrées. Une tension de référence égale à la moitié de la tension d'alimentation, Vref=V_CC/2, fournit un point médian qui permet au circuit de fonctionner à partir d'une seule alimentation.

Le premier amplificateur fonctionne comme un intégrateur. Le signal d'onde carrée passe à travers Rf et charge et décharge répétitivement le condensateur C. Cela fait que la sortie du premier amplificateur augmente et diminue à un rythme presque constant, produisant l'onde triangulaire.

Le deuxième amplificateur fonctionne comme un déclencheur Schmitt avec hystérésis. Il surveille la tension de l'onde triangulaire à travers le réseau de résistances. Lorsque l'onde triangulaire atteint le seuil de commutation supérieur ou inférieur, le deuxième amplificateur change son état de sortie. Cela produit l'onde carrée et inverse la direction de charge du condensateur, permettant à l'oscillation de continuer. Bien que le schéma montre un LM358, le même circuit peut utiliser un LM258 car ils partagent la même configuration de broches et la fonction de base.

LM258 vs Autres amplificateurs opérationnels

Fonctionnalité	LM258	LM258A	LM358	LM158	LM2904	LM324
Nombre d'amplificateurs	2	2	2	2	2	4
Plage d'alimentation totale	3–30 V	3–30 V	3–30 V	3–30 V	3–26 V	3–30 V
Température de fonctionnement	−25°C à 85°C	−25°C à 85°C	0°C à 70°C	−55°C à 125°C	−40°C à 125°C	0°C à 70°C
Décalage maximum à 25°C	5 mV	3 mV	7 mV	5 mV	7 mV	7 mV
Largeur de bande de gain typique	0,7 MHz	0,7 MHz	0,7 MHz	0,7 MHz	0,7 MHz	0,7 MHz
Taux de montée typique	0,3 V/µs	0,3 V/µs	0,3 V/µs	0,3 V/µs	0,3 V/µs	0,3 V/µs
Fonctionnement rail-à-rail	Non	Non	Non	Non	Non	Non
La plage d'entrée inclut V−	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui
Distinction principale	Plage de température industrielle	Limite de décalage plus stricte	Plage de température commerciale	Plage de température militaire	Plage de température étendue	Quatre amplificateurs opérationnels

Remarques : Ces valeurs représentent les versions traditionnelles de Texas Instruments. Les spécifications peuvent varier selon le fabricant, le suffixe, la tension d'alimentation, la température et les conditions d'essai.

Alternatives modernes au LM258

• LM358B

• LM358BA

• LM2904B

• LM2904BA

• TLV9302

• TLV9352

• TLV2372

• OPA2171

• OPA2192

• OPA2197

• OPA2990

• OPA2991

Problèmes courants du LM258 et solutions

Plage d'entrée et de sortie limitée

Le LM258 peut détecter des signaux près de l'alimentation négative, mais son entrée et sa sortie ne peuvent pas atteindre le rail positif. Gardez le signal dans les limites spécifiées dans la fiche technique. Si le circuit nécessite de fonctionner près des deux rails, choisissez un amplificateur opérationnel rail-à-rail.

Saturation de sortie

Lorsque le gain sélectionné nécessite une tension dépassant l'amplitude de sortie disponible, le signal est coupé ou reste près d'une limite. Réduisez le gain ou l'amplitude d'entrée, augmentez la tension d'alimentation dans la plage nominale, ou déplacez le signal à un niveau de référence approprié.

Bruit et Oscillation

Une mauvaise mise à la terre, de longues traces de rétroaction, un contournement inadéquat et des charges capacitives peuvent rendre la sortie bruyante ou instable. Placez un condensateur céramique de 100 nF près des broches d'alimentation, gardez les chemins de rétroaction courts et utilisez une résistance d'isolation de sortie si nécessaire.

Erreurs de Précision DC

La tension d'offset d'entrée, le courant de polarisation, la tolérance des résistances et les variations de température peuvent introduire une erreur de sortie. Utilisez des résistances de précision, calculez l'erreur du pire cas et choisissez le LM258A ou un amplificateur opérationnel de précision lorsque des tolérances plus strictes sont requises.

Insufficient Load Drive

Une charge de faible résistance peut tirer un courant excessif et empêcher la sortie d'atteindre la tension attendue. Augmentez l'impédance de charge ou ajoutez un transistor ou un étage tampon approprié.

Canal Non Utilisé Flottant

Un amplificateur non utilisé ne doit pas avoir d'entrées flottantes. Connectez-le en tant que suiveur de tension en reliant sa sortie à son entrée inversée et en connectant son entrée non inversée à la terre ou à une autre tension de référence valide.

Comment Choisir le LM258 Correct

Commencez par vérifier la tension d'alimentation du circuit, la plage d'entrée, l'amplitude de sortie requise, le gain, la fréquence du signal, le courant de charge, et la température de fonctionnement. Le LM258 est adapté uniquement lorsque ces conditions restent dans les limites de sa fiche technique. N'oubliez pas qu'il n'est pas rail-à-rail, donc à la fois l'entrée et la sortie doivent avoir suffisamment de marge en dessous de l'alimentation positive.

Choisissez entre le LM258 standard et le LM258A à faible décalage en fonction de la précision requise. Ensuite, choisissez le boîtier qui correspond à la méthode d'assemblage : PDIP-8 pour construction traversante, SOIC-8 pour montage en surface standard, ou VSSOP-8 lorsque l'espace sur la PCB est limité. Confirmez le code de commande complet, le fabricant, la quantité de l'emballage, le statut du cycle de vie et la disponibilité avant l'achat.

Dimensions Mécaniques du LM258

Fabricant

Texas Instruments dispose de capacités de fabrication de semi-conducteurs internes étendues qui soutiennent des produits tels que le LM258. L'entreprise opère 15 sites de fabrication dans le monde, y compris des installations de fabrication de plaques, d'assemblage et de test, lui donnant un meilleur contrôle sur la capacité de production, le coût, la qualité et la continuité de l'approvisionnement. TI gère également de grandes installations d'assemblage et de test qui peuvent traiter des milliards de dispositifs par an, soutenant une production de haute volume depuis la fabrication de plaques jusqu'au test final des circuits intégrés emballés.

Questions Fréquemment Posées [FAQ]

1. Le LM258 peut-il驱动 directement un input d'ADC de microcontrôleur ?

Oui, mais sa plage de sortie doit correspondre aux limites de l'ADC et il doit se stabiliser avant l'échantillonnage. Un petit filtre RC peut réduire le bruit, mais une capacité excessive peut causer de l'instabilité ou un temps de stabilisation lent.

2. Les deux canaux d'amplificateur LM258 peuvent-ils être connectés en parallèle pour plus de courant de sortie ?

Le parallélisme direct n'est pas recommandé. De petites différences de tension d'offset peuvent faire en sorte que les canaux agissent l'un contre l'autre. Utilisez plutôt un tampon de transistor approprié ou un amplificateur opérationnel à courant plus élevé.

3. Comment la résistance de source affecte-t-elle la précision du LM258 ?

Le courant de polarisation d'entrée circulant à travers la résistance de source crée une erreur de tension supplémentaire. Des réseaux de rétroaction haute résistance peuvent donc augmenter l'offset en sortie, surtout dans les circuits à gain élevé.

4. Un résistante doit-il être ajouté pour compenser le courant de polarisation d'entrée ?

Dans un amplificateur inverseur, une résistance à peu près égale à R_in∥R_f peut être placée à l'entrée non inversée. Cela équilibre la résistance d'entrée et peut réduire l'offset lié au courant de polarisation.

5. Le LM258 peut-il驱动 une grande charge capacitive ?

Une grande charge capacitive peut réduire la stabilité et provoquer des oscillations ou un oscillation. Une petite résistance en série entre la sortie et la charge peut fournir une isolation, mais sa valeur doit être vérifiée par des tests.

6. Pourquoi le LM258 peut-il produire une distorsion de croisement ?

Son étage de sortie bipolaire peut introduire une distorsion lorsque le courant de sortie change entre sourcing et sinking. Cela rend l'appareil moins adapté pour les signaux audio de haute qualité et autres signaux à faible distorsion.

7. Le LM258 est-il adapté aux capteurs de pont ou aux cellules de charge ?

Il peut amplifier de grands signaux de pont, mais son offset, dérive, courant de polarisation et rejet mode commun limité peuvent réduire la précision. Un amplificateur de instrumentation de précision est normalement un meilleur choix pour les petits signaux différentiels.

8. Que se passe-t-il lorsque la sortie du LM258 reste saturée pendant longtemps ?

L'amplificateur peut mettre du temps à récupérer et à revenir à un fonctionnement linéaire. Évitez les conceptions qui forcent à plusieurs reprises la sortie au-delà de sa plage de tension disponible lorsque une récupération rapide et prévisible est requise.