【導讀】手邊有一堆之前購買到的 LM358 低功耗雙運放 IC 芯片。下面計劃對其基本功能進行測試。這是在面包板上搭建的一個振蕩電路。電路輸出方波和三角波。應用 LM358 其中的一個運放，R1，R2 正反饋網絡使得LM358形成斯密特特性的比較器。R3, C1 構成負反饋，形成多諧振蕩器。這是測量電路工作波形。藍色信號是 LM358的輸出，青色波形是 C1 電容上的充放電波形。振蕩頻率為 1.826kHz。下面應用這個電路來測量兩個特性。一個是振蕩電路隨著工作電壓變化，對應的頻率變化。另外一個是該電路的最大工作電壓是多少。下面讓我們看一下測量的結果。
一、前言
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手邊有一堆之前購買到的 LM358 低功耗雙運放 IC 芯片。下面計劃對其基本功能進行測試。這是在面包板上搭建的一個振蕩電路。電路輸出方波和三角波。應用 LM358 其中的一個運放，R1，R2 正反饋網絡使得LM358形成斯密特特性的比較器。R3, C1 構成負反饋，形成多諧振蕩器。這是測量電路工作波形。藍色信號是 LM358的輸出，青色波形是 C1 電容上的充放電波形。振蕩頻率為 1.826kHz。下面應用這個電路來測量兩個特性。一個是振蕩電路隨著工作電壓變化，對應的頻率變化。另外一個是該電路的最大工作電壓是多少。下面讓我們看一下測量的結果。
二、測量結果
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利用 DH1766 程控直流電壓源提供 LM358 正負工作電源。電源電壓從 0 V 一直變化到 24V， 測量 200 個數據點。?示波器觀察到振蕩電路輸出的波形。?利用 FLUKE45 數字萬用表測量 LM358 輸出信號的頻率， ?這樣便可以獲得該振蕩電路不同工作電源下的振蕩頻率的變化。?通過Python 編程， ?自動完成整個測量過程。
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這是測量結果， ?當 LM358 工作電源超過大約 1.5V之后， 振蕩電路開始震蕩。?之后， 隨著電壓的提升， 振蕩頻率呈現緩慢下降。?當電壓超過 15V 時， ?電路的振蕩頻率開始急速下降了。? 叢卓然可以看出， LM358 工作電壓范圍大約是在 1.5V 至 15V之間。
▲ 圖1.2.1 不同工作電壓下振蕩器的頻率
三、工作電壓范圍
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下面先測量運放低壓的起始工作電壓。對于 LM358的工作電壓， 從 0V 增加到 2V， 測量 200個工作點， ?對于每個電壓工作點， 記錄振蕩器輸出信號的頻率。? 測量運放什么時候開始出現震蕩信號。?在測量過程中可以觀察到， LM358 輸出的電壓波形也是從小變大， 頻率也逐步隨著工作電壓升高而增加。?這是測量得到的結果。 從圖中可以看到， 當工作電壓超過 1.3V的時候， 電路就開始有震蕩， 只是振蕩頻率比較低。 ·當工作電壓超過1.5V， 正負電源之間的電壓超過 3V， 振蕩頻率已經超過了 1000 Hz。 +通過這個測量， 大約可以知道 LM358 起始工作電壓大約為 正負 1.5V。
▲ 圖1.3.1 測量起始工作電壓
下面測量LM358芯片的高壓工作范圍。?這個測量比較危險， 所以留作最后進行。 說不好就需要跟這顆芯片永別了。?這是在工作電壓變化到正負 25V之后， 可以看到輸出波形非常不穩定， 二維出現了不正常的電壓。?在此過程中， 芯片外觀并沒有出現過熱，或者冒煙。?當電壓超過 正負 28V 之后， 振蕩電路便停止振蕩了。?電壓越高， 電路的工作電壓已經降低到 1.5mA 。
▲ 圖1.3.2 測量頻率與工作電壓的關系
這是測量結果。?可以看到其中有一個頻率峰值。?之后， 電路就徹底停止振蕩了。?在前面有一個變化模式的改變， ?之后出現了信號頻率的突變。?為了便于觀察電話的細節， 將前面頻率峰值消去， 這是現實了峰值之前的頻率變化。?大體上， 在正負15V之前， LM358振蕩電路工作正常。?電源電壓超過15V之后， 輸出頻率變急劇下將， 這是因為其內部電路工作點發生了本質的變化。 輸出波形也不再是對稱的方波信號了。?到了一個關鍵點， ?振蕩頻率出現了一個回光返照， 這個電壓大約是 正負25V， ?之后， 芯片便進入了永久性的損壞。
總結
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通常情況下， 我們從LM358數據手冊上，?會多多少少知道它的工作電壓范圍， ?但對于靠近電壓范圍的時候， ?運放工作特性究竟有什么變化，?我們并不是太清楚。 本文通過 LM358 的振蕩電路測量， ?可以看到它的振蕩頻率隨著工作電壓的變化情況， 這讓我們了解到 LM358受到工作電源電壓的影響是什么情況。?特別是， ??測量結果獲得了 LM358的工作電壓范圍。
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