LM1458 デュアルオペレーショナルアンプデータシートと回路例

カタログ

LM1458の特徴と仕様

LM1458ピンアウト詳細

内部構造と動作原理

LM1458は、1 つの IC パッケージ内に 2 つの独立したオペアンプを含んでいます。各オペアンプには独自の入力および出力ピンがありますが、両方のアンプは同じ電源ピンを共有しています: 正電源用の VCC と負電源用の VEE。このデュアルオペアンプ設計により、1 つの LM1458 IC は、同じ回路内での増幅、バッファリング、フィルタリング、または信号混合など、2 つのアナログ信号機能を実行できます。

各アンプの内部では、入力段が差動トランジスタペアから始まります。この段階では、非反転入力 (+) と反転入力 (−) の電圧を比較します。非反転入力の電圧が高い場合、出力は正の方向に動く傾向があります。反転入力の電圧が高い場合、出力は負の方向に動く傾向があります。これがオペアンプの基本的な動作原理です。

入力段の後、信号は内部ゲイン段を通過します。これらのトランジスタ段は、2 つの入力間の小さな電圧差をはるかに大きな出力信号に増幅します。LM1458 には内部周波数補償もあり、追加の外部補償部品がなくても、多くの標準フィードバック回路でアンプの安定性を保つのに役立ちます。

出力段は最終出力信号を提供し、オペアンプが接続された負荷を定格範囲内で駆動することを可能にします。LM1458 には短絡保護も含まれており、出力が accidental に短絡された場合でも出力を保護するのに役立ちます。ただし、最大電圧、電流、および電力定格を超えては使用しないでください。

簡単に言えば、LM1458 は 2 つの入力ピン間の電圧差を感知し、その差を内部で増幅し、制御された出力電圧を生成します。外部抵抗とコンデンサを使用することで、反転アンプ、非反転アンプ、電圧フォロワ、アクティブフィルタ、積分器、または合成アンプとして構成できます。その内部構造により、基本的なアナログ回路に便利ですが、高速、低電圧、レールツーレール、または精密アプリケーションには理想的ではありません。

同等部品および代替部品

一般的なLM1458回路アプリケーション

LM1458機能発生器回路

LM1458を基本的な機能発生器として使用します。これにより、平方波、三角波、正弦波という3つの一般的な波形出力が生成されます。回路は、LM1458の2つの内部オペアンプと抵抗器、コンデンサーを組み合わせて、信号を段階的に整形します。供給は+9 Vと-9 Vの両方を使用し、出力波形は地面以上および以下に振れることができます。

この回路では、1つのオペアンプセクションがオシレータまたはスイッチングステージとして機能し、平方波を生成します。平方波は、その後、電圧が制御された方法で充電および放電される統合セクションを通過します。これにより、鋭い平方波がより滑らかな三角波に変わります。その後、抵抗-コンデンサネットワークが三角波をさらに整形し、より丸みを帯びた正弦波にします。これは、LM1458が増幅だけでなく、波形生成と信号整形にも使用できることを示しています。

このアプリケーションは、オーディオ回路、フィルター、アンプ、および基本的なアナログシステムのテストに便利です。ただし、LM1458には限られたスルーレートと帯域幅があるため、このタイプの回路は低周波信号に適しています。高周波での波形生成には、より高速のオペアンプまたは専用の機能発生器ICの方が良好に機能します。

LM1458リレー制御回路

センサーに基づくリレー制御回路で使用されるLM1458。L1と表示されたコイルがセンサー要素として機能します。LM1458は、センサーコイルからの電圧を抵抗器によって設定された基準電圧と比較します。入力信号が必要なレベルに達すると、LM1458の出力が状態を変更し、トランジスタを駆動します。

2N3053として示されたトランジスタは、LM1458がリレーコイルを励起するのに十分な電流を直接供給できないため、リレードライバとして機能します。オペアンプの出力がトランジスタをオンにすると、リレーコイルを通して電流が流れ、リレーが切り替わります。リレーコイルに接続されたダイオードは、リレーがオフになるときに生成される電圧スパイクからトランジスタとICを保護します。

この回路は、LM1458が信号検出器および制御増幅器として使用できることを示しています。小さい入力信号を読み取り、それを設定された閾値と比較し、大きな負荷をトランジスタを介して制御します。実際の使用では、このタイプの回路は、磁気検出、物体検出、アラームシステム、または自動切替のために適応することができます。重要な点は、LM1458が信号の判断を処理し、トランジスタがリレーに必要な高電流を処理することです。

LM1458オーディオアンプ回路

小型オーディオアンプ回路で使用されるLM1458。入力信号は8オームのスピーカーまたはマイクのようなソースからより、コンデンサーと抵抗ネットワークを介してLM1458に結合されます。LM1458は小さなオーディオ信号を増幅し、トランジスタステージに送信します。

トランジスタ2N3053は出力ドライバとして使用されます。LM1458単体では8オームのスピーカーを十分な電流で駆動できないためです。オペアンプは電圧利得を提供し、トランジスタは電流利得を提供します。この組み合わせにより、回路はオペアンプ単体よりも出力スピーカーをより効果的に駆動することができます。回路内のコンデンサーは、DCをブロックし、バイアスポイントを安定させ、オーディオ信号を通過させるのに役立ちます。

この回路は、シンプルなオーディオ実験、小信号増幅、インターフォン回路、オペアンプとトランジスタがどのように協力するかを学ぶために便利です。しかし、これは高品質のオーディオアンプではありません。LM1458は、現代のオーディオオペアンプと比較してスルーレート、ノイズ性能、出力ドライブが限られています。より良い音質のためには、通常、NE5532、LM833、またはTL072のような部品がより良い選択肢です。

LM1458を使用するか、使用しないかの基準

LM1458を使用する場合

回路が基本的なアナログ作業のためにシンプルで低コストのデュアルオペレーショナルアンプを必要とする場合、LM1458を使用できます。これは、信号増幅、アクティブフィルター、サミングアンプ、インテグレーター、ボルテージフォロワー、およびシンプルな波形形成回路のような低周波アプリケーションに適しています。パッケージに2つのオペアンプが含まれているため、ボードスペースを節約しながら2つのアンプステージが必要なときに便利です。

LM1458は、古い回路を学習、テスト、および修理するためにも良い選択肢です。多くのクラシックアナログ回路は、デュアルサプライオペアンプを基に設計されているため、LM1458は±9 V、±12 V、または±15 Vのような電源を使用するシステムでもうまく機能します。回路が非常に高速、非常に低ノイズ、レール対レール出力、または精密な精度を必要としない場合には実用的です。

コストと入手可能性が高性能よりも重要な場合にもLM1458を使用できます。シンプルな制御回路、オーディオ実験、一般的な信号コンディショニング、教育プロジェクトにおいて、供給電圧、入力範囲、負荷電流、周波数制限が守られる場合、LM1458は適切に機能することができます。

LM1458を使用しない場合

特に現代の3.3Vまたは5Vマイクロコントローラシステムで、回路が低電圧動作を必要とする場合にはLM1458を使用しないでください。LM1458はレール対レールオペアンプではないため、入力および出力電圧範囲は供給レールに達することができません。これにより、低電圧単一供給回路でクリップされた弱いまたは不正確な出力信号が発生する可能性があります。

高速または高周波アプリケーションではLM1458を避けるべきです。典型的なスルーレートは約0.5 V/µsに過ぎないため、高速信号処理、高周波波形生成、高速ADC駆動、または迅速な応答が必要なスイッチングアプリケーションには理想的ではありません。これらの設計には、より高速なオペアンプが適した選択肢です。

LM1458は、精密センサー回路、バッテリー駆動デバイス、および高品質オーディオ設計に対しても最良の選択肢ではありません。その入力オフセット電圧、入力バイアス電流、ノイズ性能、および消費電力は、多くの現代のオペアンプと比べて良好ではありません。精密測定、低消費電力システム、低ノイズオーディオ、または高入力インピーダンスセンサーには、MCP6002、TL072、NE5532、LM358、または精密CMOSオペアンプのような新しい代替品がより適しています。

現実の用途

• アクティブフィルター

• オーディオプリアンプ

• 信号コンディショニング回路

• ボルテージフォロワー

• 反転アンプ

• 非反転アンプ

• サミングアンプ

• インテグレーター回路

• 差動アンプなど

機械的寸法

結論

LM1458は、シンプルで低周波のアナログ回路に対して便利なデュアルオペレーショナルアンプとして残ります。主な強みは、そのデュアルオペアンプ構造、内部周波数補償、短絡保護、広い供給電圧サポート、および基本的なアンプおよびフィルタ設計での使いやすさです。電子工学を学ぶ、古い回路を修理する、シンプルな信号コンディショニング段を構築する、基本的な機能発生器、リレー制御、またはオーディオアンプ回路を作成するために良い選択肢となることがあります。しかし、LM1458には明確な限界もあります。スルーレート、入力オフセット、入力バイアス電流、出力ドライブ、非レール対レールの特性により、現代の3.3 Vまたは5 Vシステム、精密センサー、バッテリー駆動デバイス、高速信号、および高品質オーディオアプリケーションには適していません。これらのニーズには、LM358、TL072、NE5532、MCP6002、または他の現代のCMOSおよびオーディオオペアンプの方がより良い選択肢となる場合があります。

よくある質問 [FAQ]

1. なぜLM1458は新しいオペアンプがより良い性能を持っているのにまだ使用されているのですか？

LM1458はシンプルで低コスト、見つけやすく、多くの基本的なアナログ回路に適しているため、今も使用されています。信号増幅、アクティブフィルター、インテグレーター、および教育用回路のような低周波アプリケーションでうまく機能します。しかし、回路が低電圧、高速、低ノイズ、またはレール対レール動作を必要とする場合には最良の選択肢ではありません。

2. LM1458は現代の3.3Vまたは5V回路で使用できますか？

LM1458は、一般的に3.3 Vまたは5 Vシステムには理想的ではありません。これはレールツーレールのオペアンプではないため、その入力および出力電圧範囲は電源レールに届きません。低電圧回路では、これが信号のクリッピング、出力の弱さ、または不正な動作を引き起こす可能性があります。3.3 Vまたは5 V回路には、一般的に現代のCMOSまたはレールツーレールオペアンプの方が適しています。

3. LM1458は、LM741のような単一オペアンプと何が違いますか？

主な違いは、LM1458が1つのパッケージに2つのオペアンプを含んでいるのに対し、LM741は1つしか含んでいないことです。これにより、回路がフィルタプラスバッファやプリアンププラス信号整形段のように2つの増幅段を必要とする場合、LM1458がより有用になります。

4. LM1458はオーディオ回路に適していますか？

LM1458は、簡単なオーディオ実験、小型プリアンプ、基本的なトーンコントロール回路に使用できます。しかし、スルーレート、ノイズ性能、および出力駆動が制限されているため、高品質なオーディオには最適な選択肢ではありません。より良いオーディオ性能のためには、NE5532、LM833、またはTL072などのオペアンプが一般的により良い選択です。

5. なぜLM1458は通常外部抵抗器とコンデンサを必要とするのですか？

LM1458は、IC自体が基本的なオペアンプ機能のみを提供するため、外部部品を必要とします。抵抗はゲイン、フィードバック、および基準電圧を設定し、コンデンサはフィルタリング、タイミング、カップリング、波形整形を制御します。これらの外部部品を変更することで、同じLM1458が増幅器、フィルタ、発振器、インテグレータ、または信号検出器として機能することができます。

6. LM1458はリレーやスピーカーを直接駆動できますか？

いいえ、LM1458はリレーやスピーカーのような重い負荷を直接駆動すべきではありません。その出力電流は制限されているため、トランジスタドライバ段が必要です。リレーおよびスピーカー回路では、LM1458が信号制御を行い、トランジスタが負荷に必要なより高い電流を供給します。