4 de julio de 2013 Amplificador de señal AC con entrada filtrada Electrónica General Ródríguez - Rósales Pagina 1 1. TEMA: Diseño y construcción de un Amplificador de señal AC con señal de entrada filtrada. 2. OBJETIVOS: 2.1. Objetivo General: Aplicar los conocimientos adquiridos en el tercer parcial en la materia de electrónica general sobre Transistores BJT en el diseño y construcción de un Amplificador de señal AC con señal filtrada 2.2. Objetivos Específicos: Obtener cuatro salidas filtradas a partir de una señal de audio con los siguientes filtros: o Pasa-altas. o Pasa-Bajas. o Pasa-Banda. o Rechaza-Banda. Amplificar la señal obtenida luego de la fase de filtrado. Utilizar la señal amplificada para accionar un actuador. 3. MARCO TEÓRICO: FILTROS ACTIVOS Definición: Un filtro eléctrico es un cuadripolo capaz de atenuar determinadas frecuencias del espectro de la señal de entrada y permitir el paso de las demás. Se denomina espectro de una señal a su descomposición en una escala de amplitudes respecto de la frecuencia, y se hace por medio de las series de Fourier o con el analizador de espectro. Obsérvese que mientras el osciloscopio es un instrumento que analiza la señal en relación con el tiempo, el analizador lo hace por medio de las series de Fourier o con el analizador de espectro. Obsérvese que mientras el osciloscopio es un instrumento que analiza la señal en relación con el tiempo, el analizador lo hace con relación a la frecuencia. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS FILTROS ACTIVOS En comparación con los pasivos, los filtros activos poseen una serie de ventajas: - Permiten eliminar las inductancias que, en bajas frecuencias, son voluminosas, pesadas y caras. - Facilitan el diseño de filtros complejos mediante la asociación de etapas simples.
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1. TEMA:
Diseño y construcción de un Amplificador de señal AC con señal de entrada filtrada.
2. OBJETIVOS:
2.1. Objetivo General:
Aplicar los conocimientos adquiridos en el tercer parcial en la materia de
electrónica general sobre Transistores BJT en el diseño y construcción de un
Amplificador de señal AC con señal filtrada
2.2. Objetivos Específicos:
Obtener cuatro salidas filtradas a partir de una señal de audio con los
siguientes filtros:
o Pasa-altas.
o Pasa-Bajas.
o Pasa-Banda.
o Rechaza-Banda.
Amplificar la señal obtenida luego de la fase de filtrado.
Utilizar la señal amplificada para accionar un actuador.
3. MARCO TEÓRICO:
FILTROS ACTIVOS Definición: Un filtro eléctrico es un cuadripolo capaz de atenuar determinadas frecuencias del espectro de la señal de entrada y permitir el paso de las demás. Se denomina espectro de una señal a su descomposición en una escala de amplitudes respecto de la frecuencia, y se hace por medio de las series de Fourier o con el analizador de espectro. Obsérvese que mientras el osciloscopio es un instrumento que analiza la señal en relación con el tiempo, el analizador lo hace por medio de las series de Fourier o con el analizador de espectro. Obsérvese que mientras el osciloscopio es un instrumento que analiza la señal en relación con el tiempo, el analizador lo hace con relación a la frecuencia. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS FILTROS ACTIVOS En comparación con los pasivos, los filtros activos poseen una serie de ventajas: - Permiten eliminar las inductancias que, en bajas frecuencias, son voluminosas,
pesadas y caras. - Facilitan el diseño de filtros complejos mediante la asociación de etapas simples.
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- Proporcionan una gran amplificación de la señal de entrada (ganancia), lo que es importante al trabajar con señales de niveles muy bajos.
- Permiten mucha flexibilidad en los proyectos. Por otro lado, tienen una serie de inconvenientes: - Exigen una fuente de alimentación. - Su respuesta de frecuencia está limitada por la capacidad de los AO utilizados. - Es imposible su aplicación en sistemas de media y alta potencia (por ejemplo, en
los filtros que emplean los conversores e inversores construidos con tiristores que se utilizan en la industria).
A pesar de estas limitaciones, los filtros activos prestan cada vez un mayor servicio en el campo de la electrónica, especialmente en las áreas de instrumentación y telecomunicaciones. Dentro de la primera es interesante destacar la electromedicina o bioelectrónica, cuyos equipos hacen gran uso de ellos, principalmente cuando operan en bajas frecuencias. CLASIFICACION: Los filtros pueden clasificarse atendiendo a tres aspectos:
- a la función que llevan a cabo, - a la tecnología empleada, - a la función matemática utilizada para conseguir la curva de respuesta.
Al primer grupo pertenecen los cuatro tipos siguientes:
- FUNCION QUE LLEVAN A CABO
a. Filtro pasa bajo (PB) Sólo permite el paso de las frecuencias inferiores a una determinada fc (denominada de corte). Las frecuencias superiores resultan atenuadas. b. Filtro pasa alto (PA) Deja pasar las frecuencias que se hallan por encima de una determinada fc (de corte) atenuando las inferiores. c. Filtro pasa banda (PBANDA) Permite el paso de las frecuencias situadas dentro de una banda delimitada por una frecuencia de corte inferior (fc1) y otra superior (fc2). Las frecuencias que estén fuera de esta banda son atenuadas. d. Filtro de rechazo de banda (RB) Permite el paso de las frecuencias inferiores o superiores a dos frecuencias determinadas, que se denominan de corte inferior (fc1) y superior (fc2),
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respectivamente. Son atenuadas las frecuencias comprendidas en la banda que delimitan fc1 y fc2.
Dentro del segundo grupo los filtros se clasifican atendiendo a la tecnología empleada:
- TECNOLOGIA EMPLEADA a: Filtros pasivos.- Están construidos exclusivamente con elementos pasivos como resistencias, condensadores y bobinas. Estos filtros son inviables en bajas frecuencias al exigir inductancias muy grandes. b. Filtros activos.- Constan de elementos pasivos asociados a otros activos (válvulas, transistores o amplificadores operacionales). La primera generación de estos filtros utilizaba las válvulas, por lo que tenían un consumo de potencia muy alto, ruidos, baja ganancia, etc. La segunda empleaba transistores como elementos activos y, aunque tenía más ventajas que la anterior, no tenía unas características enteramente satisfactorias. La tercera generación, objeto de nuestro estudio, utiliza los amplificadores operacionales. La alta resistencia de entrada y la baja resistencia de salida de los AOP’s, además de otras características, permiten la realización de filtros con cualidades óptimas. c. Filtros digitales.- Estos filtros llevan componentes digitales. La señal analógica es convertida en digital mediante un sistema de conversión A/D. La señal binaria resultante se trata en el filtro digital y a continuación se reconvierte en analógica en un conversor D/A. Estos filtros son útiles para procesar simultáneamente muchos canales de transmisión.
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- FUNCIONES MATEMATICAS Para finalizar, el tercer grupo de la clasificación hacía referencia a la función matemática (o aproximación) utilizada para proyectar el filtro. Un estudio detallado de este tema escapa a nuestras intenciones, ya que exige un tratamiento matemático complejo y de interés puramente teórico. Los tipos más comunes de aproximaciones son los siguientes:
- Butterworth. - Chebyshev. - Cauer.
Cada uno tiene una función matemática específica que permite aproximar su curva de respuesta a la ideal de cada tipo de filtro. En las secciones siguientes se estudiarán los dos primeros, por ser los más sencillos y los más utilizados en la práctica. La función de Cauer, denominada también elíptica, es la de mayor exactitud, pero su complejidad impide abordarla con detalle. FILTROS BUTTERWORTH PASA BAJOS En diversas aplicaciones de los filtros pasa bajos se necesita que la ganancia de lazo cerrado se aproxime lo más posible a 1 dentro de la banda de paso. Para este tipo de aplicación, lo mejor es el filtro Butterworth. A este tipo de filtro también se le conoce como filtro máximamente plano o plano-plano. Todos los filtros utilizados en esta sección serán del tipo Butterworth. A continuación se muestra en la figura la respuesta a la frecuencia ideal (línea continua) y la respuesta a la frecuencia real (línea punteada), de tres tipos de filtros Butterworth. Conforme las atenuaciones se van volviendo más pronunciadas, podemos observar que se acerca más al filtro ideal. Para obtener un filtro de -40 db/dec se podrían acoplar dos filtros activos similares, sin embargo este no es el diseño más económico, ya que para ello se necesitan dos amplificadores operacionales. A continuación veremos como construir un filtro Butterworth de -40 db/dec (2° Orden), con un Amplificador Operacional. Para obtener un filtro de -60 db/dec se podrían acoplar tres filtros activos similares, sin embargo este no es el diseño más económico, ya que para ello se necesitan tres amplificadores operacionales. Se podría construir con un filtro de -40 db/dec, conectado en cascada con un filtro de -20 db/dec.
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Los filtros Butterworth no se diseñan para mantener un ángulo de fase constante en la frecuencia de corte. El filtro pasa bajo básico de – 20 db/dec, tiene un ángulo de fase de -45° en la frecuencia de corte. El filtro Butterworth de -40 db/dec, tiene un ángulo de fase de -90° en la frecuencia de corte y el filtro de -60 db/dec, tiene un ángulo de fase de 135° en la frecuencia de corte, es decir cada aumento de -20 db/dec en la pendiente, aumenta la fase en -45°. FILTROS PASA BAJOS DE SEGUNDO ORDEN Butterworth Pendiente: -40 db/dec
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FILTROS BUTTERWORTH PASA ALTOS Los filtros pasa altos son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica, f, y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altos funciona en forma contraria al filtro pasa bajos. La figura muestra a continuación una gráfica de la magnitud de la ganancia de lazo cerrado en función de w para tres tipos de filtros Butterworth. El ángulo de fase de un circuito de +20 db/dec es 45° para la frecuencia w.
FILTROS BUTTERWORTH PASA ALTOS DE SEGUNDO ORDEN Pendiente: +40 db/dec
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FILTROS PASA BANDA Los filtros pasa banda son selectores de frecuencia. Permiten a uno elegir o pasar sólo una determinada banda de frecuencias de entre todas las frecuencias que puede haber en un circuito. En la siguiente figura se puede apreciar la respuesta de frecuencia normalizada de este filtro. Este tipo de filtros tiene una ganancia máxima en la frecuencia de resonancia fr. Dado que se trata de un filtro “normalizado”, se trabajará con ganancia unitaria a fr y las frecuencias de corte estarán ubicadas 0,707 del valor máximo.
DEFINICIONES Ancho de Banda: Al rango de frecuencias comprendidas entre fi y fh se le conoce como ancho de banda, Bw o:
Bw = fh – fl El ancho de banda no se encuentra centrado justamente en la frecuencia de resonancia. (Por ello se utilizará el nombre de “frecuencia resonante” y no el de “frecuencia central”, para referirse a la fr). Si se conocen los valores de fl y de fh, la frecuencia resonante se puede calcular mediante la siguiente expresión:
√
Si se conoce la frecuencia resonante fr y el ancho de banda BW, mediante la siguiente ecuación se calculan las frecuencias de corte:
Factor de Calidad: El factor de calidad, Q, se define como la relación entre la frecuencia resonante y el ancho de banda, es decir:
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Q es la medida de la selectividad del filtro pasa banda. Un valor elevado de Q indica que el filtro selecciona una banda de frecuencias más reducidas (más selectivo). CIRCUITO DE UN FILTRO PASA BANDA
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FILTROS SUPRESORES DE BANDA o FILTROS NOTCH El nombre de filtro de rechazo de banda o supresor de banda o filtro de muesca, se debe a la forma característica de su curva de respuesta a la frecuencia, la cual se muestra a continuación.
Las frecuencias indeseables se atenúan en la banda de rechazo, Bw. Las frecuencias deseadas sí se transmiten y son las que se encuentran dentro de las bandas que están a ambos lados de la muesca. Por lo general la ganancia de la banda de paso de los filtros supresores es de 1 o 0 db. Las ecuaciones correspondientes a Q, Bw, fl, fh y fr son idénticas a la del filtro pasa banda correspondiente. PARA QUE SIRVE UN FILTRO SUPRESOR En las aplicaciones en las que se necesita amplificar señales de bajo nivel, existe la posibilidad de que haya una o varias señales de ruido indeseables. Por ejemplo, las frecuencias de 50,60 o 400 Hz de las líneas de suministro eléctrico; el rizado de 100 Hz que producen los rectificadores de onda completa, o incluso, frecuencias más
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altas que generan las fuentes de alimentación reguladas conmutadas o los osciladores de reloj. Si ambas señales y un componente de ruido de la misma frecuencia se pasan por el filtro supresor, únicamente saldrá del filtro las señales deseadas. La frecuencia de ruido se suprime con la muesca.
FILTRO ACTIVO NOTCH
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FUENTE ELÉCTRICA:
Se considera una fuente eléctrica al elemento activo de un circuito que es capaz de
generar una diferencia de potencial entre sus bornes o proporcionar una corriente
eléctrica para que otros circuitos funcionen.
Representación esquemática de fuentes de tensión y de corriente.
Para la realización de este proyecto, utilizaremos como fuente de tensión alterna el
tomacorriente estándar ecuatoriano, el mismo que proporciona un voltaje RMS de 110
V aproximadamente y trabaja a una frecuencia de 60 Hz.
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hrx hre - Representa la dependencia de la curva IB–VBE del transistor en el valor
de VCE. Es usualmente un valor muy pequeño y es generalmente despreciado (se
considera cero).
hfx hfe - La ganancia de corriente del transistor. Este parámetro es
generalmente referido como hFE o como la ganancia de corriente continua (βDC)
in en las hojas de datos.
hox hoe - La impedancia de salida del transistor. Este término es usualmente
especificado como una admitancia, debiendo ser invertido para convertirlo a
impedancia.
Como se ve, los parámetros h tienen subíndices en minúscula y por ende representan que
las condiciones de análisis del circuito son con corrientes alternas. Para condiciones
de corriente continua estos subíndices son expresados en mayúsculas. Para la topología
emisor común, un aproximado del modelo de parámetro h es comúnmente utilizado ya que
simplifica el análisis del circuito. Por esto los parámetros hoe y hre son ignorados (son
tomados como infinito y cero, respectivamente). También debe notarse que el modelo de
parámetro h es sólo aplicable al análisis de señales débiles de bajas frecuencias. Para
análisis de señales de altas frecuencias este modelo no es utilizado debido a que ignora las
capacitancias entre electrodos que entran en juego a altas frecuencias.
4. MATERIALES Y EQUIPOS: o Protoboard o Resistencias varias o Amplificadores operacionales LM358 o Capacitores diversos valores o Transistores BJT 3904 o Diodos LEDs alto brillo o Motor 1,5 V o Cable auxiliar o Entrada audio o Dispositivo de música
Wide Supply Range:− Single Supply . . . 3 V to 32 V
(26 V for LM2904)− or Dual Supplies . . . 1.5 V to 16 V
(13 V for LM2904)
Low Supply-Current Drain, Independent ofSupply Voltage . . . 0.7 mA Typ
Common-Mode Input Voltage RangeIncludes Ground, Allowing Direct SensingNear Ground
Low Input Bias and Offset Parameters:− Input Offset Voltage . . . 3 mV Typ
A Versions . . . 2 mV Typ− Input Offset Current . . . 2 nA Typ− Input Bias Current . . . 20 nA Typ
A Versions . . . 15 nA Typ
Differential Input Voltage Range Equal toMaximum-Rated Supply Voltage . . . 32 V(26 V for LM2904)
Open-Loop Differential VoltageAmplification . . . 100 V/mV Typ
Internal Frequency Compensation
description/ordering information
These devices consist of two independent,high-gain frequency-compensated operationalamplifiers designed to operate from a singlesupply over a wide range of voltages. Operation from split supplies also is possible if the difference betweenthe two supplies is 3 V to 32 V (3 V to 26 V for the LM2904), and VCC is at least 1.5 V more positive than theinput common-mode voltage. The low supply-current drain is independent of the magnitude of the supplyvoltage.
Applications include transducer amplifiers, dc amplification blocks, and all the conventional operationalamplifier circuits that now can be implemented more easily in single-supply-voltage systems. For example,these devices can be operated directly from the standard 5-V supply used in digital systems and easily canprovide the required interface electronics without additional ±5-V supplies.
Please be aware that an important notice concerning availability, standard warranty, and use in critical applications ofTexas Instruments semiconductor products and disclaimers thereto appears at the end of this data sheet.
Copyright 2010, Texas Instruments IncorporatedPRODUCTION DATA information is current as of publication date.Products conform to specifications per the terms of Texas Instrumentsstandard warranty. Production processing does not necessarily includetesting of all parameters.
1
2
3
4
8
7
6
5
1OUT1IN−1IN+GND
VCC2OUT2IN−2IN+
LM158, LM158A . . . JG PACKAGELM258, LM258A . . . D, DGK, OR P PACKAGELM358 . . . D, DGK, P, PS, OR PW PACKAGE
LM358A . . . D, DGK, P, OR PW PACKAGELM2904 . . . D, DGK, P, PS, OR PW PACKAGE
(TOP VIEW)
3 2 1 20 19
9 10 11 12 13
4
5
6
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8
18
17
16
15
14
NC2OUTNC2IN−NC
NC1IN−
NC1IN+
NC
LM158, LM158A . . . FK PACKAGE(TOP VIEW)
NC
1OU
TN
C
NC
NC
NC
GN
DN
C
CC
+V
2IN
+
NC − No internal connection
On products compliant to MIL-PRF-38535, all parameters are testedunless otherwise noted. On all other products, productionprocessing does not necessarily include testing of all parameters.
LM158, LM158A, LM258, LM258ALM358, LM358A, LM2904, LM2904VDUAL OPERATIONAL AMPLIFIERSSLOS068R − JUNE 1976 − REVISED JULY 2010
2 POST OFFICE BOX 655303 • DALLAS, TEXAS 75265
ORDERING INFORMATION
TAVIOmaxAT 25°C
MAXTESTED
VCC
PACKAGE ORDERABLEPART NUMBER
TOP-SIDEMARKING
PDIP (P) Tube of 50 LM358P LM358P
Tube of 75 LM358D
SOIC (D) Reel of 2500 LM358DR LM358SOIC (D)
Reel of 2500 LM358DRG3
LM358
7 mV 30 V SOP (PS) Reel of 2000 LM358PSR L3587 mV 30 V
Tube of 150 LM358PW
TSSOP (PW) Reel of 2000 LM358PWR L358
0°C to 70°C
TSSOP (PW)
Reel of 2000 LM358PWRG3
L358
0 C to 70 C
MSOP/VSSOP (DGK) Reel of 2500 LM358DGKR M5_§
PDIP (P) Tube of 50 LM358AP LM358AP
SOIC (D)Tube of 75 LM358AD
LM358A
3 mV 30 V
SOIC (D)Reel of 2500 LM358ADR
LM358A
3 mV 30 V
TSSOP (PW)Tube of 150 LM358APW
L358ATSSOP (PW)Reel of 2000 LM358APWR
L358A
MSOP/VSSOP (DGK) Reel of 2500 LM358ADGKR M6_§
PDIP (P) Tube of 50 LM258P LM258P
Tube of 75 LM258D
5 mV 30 V SOIC (D) Reel of 2500 LM258DR LM2585 mV 30 V SOIC (D)
Reel of 2500 LM258DRG3
LM258
−25°C to 85°C MSOP/VSSOP (DGK) Reel of 2500 LM258DGKR M2_§25 C to 85 C
PDIP (P) Tube of 50 LM258AP LM258AP
3 mV 30 V SOIC (D)Tube of 75 LM258AD
LM258A3 mV 30 V SOIC (D)Reel of 2500 LM258ADR
LM258A
MSOP/VSSOP (DGK) Reel of 2500 LM258ADGKR M3_§
PDIP (P) Tube of 50 LM2904P LM2904P
Tube of 75 LM2904D
SOIC (D) Reel of 2500 LM2904DR LM2904SOIC (D)
Reel of 2500 LM2904DRG3
LM2904
7 mV 26 V SOP (PS) Reel of 2000 LM2904PSR L29047 mV 26 V
Tube of 150 LM2904PW
−40°C to 125°C TSSOP (PW) Reel of 2000 LM2904PWR L290440 C to 125 C TSSOP (PW)
Reel of 2000 LM2904PWRG3
L2904
MSOP/VSSOP (DGK) Reel of 2500 LM2904DGKR MB_§
7 mV 32 VSOIC (D) Reel of 2500 LM2904VQDR L2904V
7 mV 32 VTSSOP (PW) Reel of 2000 LM2904VQPWR L2904V
2 mV 32 VSOIC (D) Reel of 2500 LM2904AVQDR L2904AV
2 mV 32 VTSSOP (PW) Reel of 2000 LM2904AVQPWR L2904AV
5 mV 30 VCDIP (JG) Tube of 50 LM158JG LM158JG
55°C to 125°C5 mV 30 V
LCCC (FK) Tube of 55 LM158FK LM158FK−55°C to 125°C
2 mV 30 VCDIP (JG) Tube of 50 LM158AJG LM158AJG
2 mV 30 VLCCC (FK) Tube of 55 LM158AFK LM158AFK
† For the most current package and ordering information, see the Package Option Addendum at the end of this document, or see the TI website at www.ti.com.
‡ Package drawings, thermal data, and symbolization are available at www.ti.com/packaging.
absolute maximum ratings over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)†
LM158, LM158ALM258, LM258ALM358, LM358A
LM2904V
LM2904 UNIT
Supply voltage, VCC (see Note 1) ±16 or 32 ±13 or 26 V
Differential input voltage, VID (see Note 2) ±32 ±26 V
Input voltage, VI (either input) −0.3 to 32 −0.3 to 26 V
Duration of output short circuit (one amplifier) to groundat (or below) 25°C free-air temperature (VCC ≤ 15 V) (see Note 3)
Unlimited Unlimited
D package 97 97
DGK package 172 172
Package thermal impedance, JA (see Notes 4 and 5) P package 85 85 °C/WPackage thermal impedance, JA (see Notes 4 and 5)
PS package 95 95
C/W
PW package 149 149
Package thermal impedance (see Notes 6 and 7)FK package 5.61
°C/WPackage thermal impedance, JC (see Notes 6 and 7)JG package 14.5
°C/W
LM158, LM158A −55 to 125
Operating free air temperature range TLM258, LM258A −25 to 85
°COperating free-air temperature range, TA LM358, LM358A 0 to 70°C
LM2904 −40 to 125 −40 to 125
Operating virtual junction temperature, TJ 150 150 °C
Case temperature for 60 seconds FK package 260 °C
Lead temperature 1,6 mm (1/16 inch) from case for 60 seconds JG package 300 300 °C
Storage temperature range, Tstg −65 to 150 −65 to 150 °C† Stresses beyond those listed under “absolute maximum ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and
functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under “recommended operating conditions” is notimplied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.
NOTES: 1. All voltage values, except differential voltages and VCC specified for measurement of IOS, are with respect to the network groundterminal.
2. Differential voltages are at IN+ with respect to IN−.3. Short circuits from outputs to VCC can cause excessive heating and eventual destruction.4. Maximum power dissipation is a function of TJ(max), JA, and TA. The maximum allowable power dissipation at any allowable
ambient temperature is PD = (TJ(max) − TA)/JA. Operating at the absolute maximum TJ of 150°C can affect reliability.5. The package thermal impedance is calculated in accordance with JESD 51-7.6. Maximum power dissipation is a function of TJ(max), JC, and TC. The maximum allowable power dissipation at any allowable case
temperature is PD = (TJ(max) − TC)/JC. Operating at the absolute maximum TJ of 150°C can affect reliability.7. The package thermal impedance is calculated in accordance with MIL-STD-883.
LM158, LM158A, LM258, LM258ALM358, LM358A, LM2904, LM2904VDUAL OPERATIONAL AMPLIFIERSSLOS068R − JUNE 1976 − REVISED JULY 2010
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electrical characteristics at specified free-air temperature, VCC = 5 V (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS† TA‡
LM158LM258 LM358
UNITPARAMETER TEST CONDITIONS TAMIN TYP§ MAX MIN TYP§ MAX
Average temperaturecoefficient ofinput offset voltage
Full range 7 7 µV/°C
I Input offset current V = 1 4 V25°C 2 30 2 50
nAIIO Input offset current VO = 1.4 VFull range 100 150
nA
IIO
Average temperaturecoefficient ofinput offset current
Full range 10 10 pA/°C
I Input bias current V = 1 4 V25°C −20 −150 −20 −250
nAIIB Input bias current VO = 1.4 VFull range −300 −500
nA
V CCommon-mode
VCC = 5 V to MAX
25°C0 to
VCC − 1.50 to
VCC − 1.5VVICR
Common modeinput voltage range
VCC = 5 V to MAXFull range
0 toVCC − 2
0 toVCC − 2
V
RL ≥ 2 kΩ 25°C VCC − 1.5 VCC − 1.5
VHigh-level RL ≥ 10 kΩ 25°C
VVOHHigh leveloutput voltage
V = MAXRL = 2 kΩ Full range 26 26
Vp g
VCC = MAXRL ≥ 10 kΩ Full range 27 28 27 28
VOLLow-leveloutput voltage
RL ≤ 10 kΩ Full range 5 20 5 20 mV
ALarge-signaldifferential
VCC = 15 V, V 1 V to 11 V
25°C 50 100 25 100V/mVAVD differential
voltage amplificationVO = 1 V to 11 V,RL ≥ 2 kΩ Full range 25 15
V/mV
CMRRCommon-moderejection ratio
VCC = 5 V to MAX,VIC = VICR(min)
25°C 70 80 65 80 dB
kSVR
Supply-voltagerejection ratio(∆VDD/∆VIO)
VCC = 5 V to MAX 25°C 65 100 65 100 dB
VO1/VO2 Crosstalk attenuation f = 1 kHz to 20 kHz 25°C 120 120 dB
VCC = 15 V,V 1 V Source
25°C −20 −30 −20 −30
I Output current
VID = 1 V,VO = 0
SourceFull range −10 −10
mAIO Output currentVCC = 15 V,V 1 V Sink
25°C 10 20 10 20mA
VID = −1 V,VO = 15 V
SinkFull range 5 5
IO Output current VID = −1 V, VO = 200 mV 25°C 12 30 12 30 µA
IOSShort-circuitoutput current
VCC at 5 V, GND at −5 V,VO = 0
25°C ±40 ±60 ±40 ±60 mA
Supply currentVO = 2.5 V, No load Full range 0.7 1.2 0.7 1.2
ICCSupply current(two amplifiers) VCC = MAX, VO = 0.5 V,
No loadFull range 1 2 1 2
mA
† All characteristics are measured under open-loop conditions, with zero common-mode input voltage, unless otherwise specified. MAX VCC fortesting purposes is 26 V for the LM2904 and 30 V for others.
‡ Full range is −55°C to 125°C for LM158, −25°C to 85°C for LM258, 0°C to 70°C for LM358, and −40°C to 125°C for LM2904.§ All typical values are at TA = 25°C.
IOS Short-circuit output current VCC at 5 V, GND at −5 V, VO = 0 25°C ±40 ±60 mA
ICC Supply current (two amplifiers)VO = 2.5 V, No load Full range 0.7 1.2
mAICC Supply current (two amplifiers)VCC = MAX, VO = 0.5 V, No load Full range 1 2
mA
† All characteristics are measured under open-loop conditions, with zero common-mode input voltage, unless otherwise specified. MAX VCC fortesting purposes is 26 V for the LM2904, 32 V for the LM2904V, and 30 V for others.
‡ Full range is −55°C to 125°C for LM158, −25°C to 85°C for LM258, 0°C to 70°C for LM358, and −40°C to 125°C for LM2904.§ All typical values are at TA = 25°C.
LM158, LM158A, LM258, LM258ALM358, LM358A, LM2904, LM2904VDUAL OPERATIONAL AMPLIFIERSSLOS068R − JUNE 1976 − REVISED JULY 2010
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electrical characteristics at specified free-air temperature, VCC = 5 V (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS† T ‡LM158A LM258A
UNITPARAMETER TEST CONDITIONS† TA‡
MIN TYP§ MAX MIN TYP§ MAXUNIT
V Input offset voltageVCC = 5 V to 30 V,V V
25°C 2 2 3mVVIO Input offset voltage VIC = VICR(min),
VO = 1.4 V Full range 4 4mV
VIO
Averagetemperaturecoefficient ofinput offset voltage
Full range 7 15* 7 15 µV/°C
I Input offset current V = 1 4 V25°C 2 10 2 15
nAIIO Input offset current VO = 1.4 VFull range 30 30
nA
IIO
Averagetemperaturecoefficient ofinput offset current
Full range 10 200 10 200 pA/°C
I Input bias current V = 1 4 V25°C −15 −50 −15 −80
nAIIB Input bias current VO = 1.4 VFull range −100 −100
nA
V CCommon-mode
VCC = 30 V
25°C0 to
VCC − 1.50 to
VCC − 1.5VVICR
Common modeinput voltage range
VCC = 30 VFull range
0 toVCC − 2
0 toVCC − 2
V
High levelRL ≥ 2 kΩ 25°C VCC − 1.5 VCC − 1.5
VOHHigh-leveloutput voltage V = 30 V
RL = 2 kΩ Full range 26 26 VVOH output voltage VCC = 30 VRL ≥ 10 kΩ Full range 27 28 27 28
V
VOLLow-leveloutput voltage
RL ≤ 10 kΩ Full range 5 20 5 20 mV
ALarge-signaldifferential
VCC = 15 V,V 1 V to 11 V
25°C 50 100 50 100V/mVAVD differential
voltage amplificationVO = 1 V to 11 V,RL ≥ 2 kΩ Full range 25 25
V/mV
CMRRCommon-moderejection ratio
25°C 70 80 70 80 dB
kSVR
Supply-voltagerejection ratio(∆VDD/∆VIO)
25°C 65 100 65 100 dB
VO1/VO2Crosstalkattenuation
f = 1 kHz to 20 kHz 25°C 120 120 dB
VCC = 15 V,V 1 V Source
25°C −20 −30 −60 −20 −30 −60VID = 1 V,VO = 0
SourceFull range −10 −10
mAIO Output current VCC = 15 V,
V 1 V Sink25°C 10 20 10 20
mA
VID = −1 V,VO = 15
SinkFull range 5 5
VID = −1 V, VO = 200 mV 25°C 12 30 12 30 µA
IOSShort-circuit outputcurrent
VCC at 5 V, GND at −5 V,VO = 0
25°C ±40 ±60 ±40 ±60 mA
Supply current (twoVO = 2.5 V, No load Full range 0.7 1.2 0.7 1.2
ICCSupply current (twoamplifiers) VCC = MAX, VO = 0.5 V,
No loadFull range 1 2 1 2
mA
*On products compliant to MIL-PRF-38535, this parameter is not production tested.† All characteristics are measured under open-loop conditions, with zero common-mode input voltage, unless otherwise specified. MAX VCC for
testing purposes is 26 V for LM2904 and 30 V for others.‡ Full range is −55°C to 125°C for LM158A, −25°C to 85°C for LM258A, and 0°C to 70°C for LM358A.§ All typical values are at TA = 25°C.
electrical characteristics at specified free-air temperature, VCC = 5 V (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS† T ‡LM358A
UNITPARAMETER TEST CONDITIONS† TA‡
MIN TYP§ MAXUNIT
V Input offset voltageVCC = 5 V to 30 V, 25°C 2 3
mVVIO Input offset voltageVCC = 5 V to 30 V,VIC = VICR(min), VO = 1.4 V Full range 5
mV
VIOAverage temperature coefficient ofinput offset voltage
Full range 7 20 µV/°C
I Input offset current V 1 4 V25°C 2 30
nAIIO Input offset current VO = 1.4 VFull range 75
nA
IIOAverage temperature coefficient ofinput offset current
Full range 10 300 pA/°C
I Input bias current V 1 4 V25°C −15 −100
nAIIB Input bias current VO = 1.4 VFull range −200
nA
V Common mode input voltage range V 30 V
25°C0 to
VCC − 1.5VVICR Common-mode input voltage range VCC = 30 V
Full range0 to
VCC − 2
V
RL ≥ 2 kΩ 25°C VCC − 1.5
VOH High-level output voltageV 30 V
RL = 2 kΩ Full range 26 VVOH High level output voltageVCC = 30 V
RL ≥ 10 kΩ Full range 27 28
V
VOL Low-level output voltage RL ≤ 10 kΩ Full range 5 20 mV
ALarge-signal differential VCC = 15 V, VO = 1 V to 11 V, 25°C 25 100
V/mVAVDLarge signal differentialvoltage amplification
VCC = 15 V, VO = 1 V to 11 V,RL ≥ 2 kΩ Full range 15
V/mV
CMRR Common-mode rejection ratio 25°C 65 80 dB
kSVRSupply-voltage rejection ratio(∆VDD/∆VIO)
25°C 65 100 dB
VO1/VO2 Crosstalk attenuation f = 1 kHz to 20 kHz 25°C 120 dB
VCC = 15 V,V 1 V Source
25°C −20 −30 −60VID = 1 V,VO = 0
SourceFull range −10
mAIO Output current VCC = 15 V,
V 1 V Sink25°C 10 20
mA
VID = −1 V,VO = 15 V
SinkFull range 5
VID = −1 V, VO = 200 mV 25°C 30 µA
IOS Short-circuit output current VCC at 5 V, GND at −5 V, VO = 0 25°C ±40 ±60 mA
I Supply current (two amplifiers)VO = 2.5 V, No load Full range 0.7 1.2
mAICC Supply current (two amplifiers)VCC = MAX, VO = 0.5 V, No load Full range 1 2
mA
† All characteristics are measured under open-loop conditions, with zero common-mode input voltage, unless otherwise specified. MAX VCC fortesting purposes is 26 V for LM2904 and 30 V for others.
‡ Full range is −55°C to 125°C for LM158A, −25°C to 85°C for LM258A, and 0°C to 70°C for LM358A.§ All typical values are at TA = 25°C.
LM158, LM158A, LM258, LM258ALM358, LM358A, LM2904, LM2904VDUAL OPERATIONAL AMPLIFIERSSLOS068R − JUNE 1976 − REVISED JULY 2010
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operating conditions, VCC = ±15 V, TA = 25°CPARAMETER TEST CONDITIONS TYP UNIT
SR Slew rate at unity gainRL = 1 MΩ, CL = 30 pF, VI = ±10 V(see Figure 1)
LM358PSLE OBSOLETE SO PS 8 TBD Call TI Call TI 0 to 70
LM358PSR ACTIVE SO PS 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PSRE4 ACTIVE SO PS 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PSRG4 ACTIVE SO PS 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PW ACTIVE TSSOP PW 8 150 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWE4 ACTIVE TSSOP PW 8 150 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWG4 ACTIVE TSSOP PW 8 150 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWLE OBSOLETE TSSOP PW 8 TBD Call TI Call TI 0 to 70
LM358PWR ACTIVE TSSOP PW 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWRE4 ACTIVE TSSOP PW 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWRG3 ACTIVE TSSOP PW 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU SN Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
LM358PWRG4 ACTIVE TSSOP PW 8 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)
CU NIPDAU Level-1-260C-UNLIM 0 to 70 L358
(1) The marketing status values are defined as follows:ACTIVE: Product device recommended for new designs.LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) Eco Plan - The planned eco-friendly classification: Pb-Free (RoHS), Pb-Free (RoHS Exempt), or Green (RoHS & no Sb/Br) - please check http://www.ti.com/productcontent for the latest availabilityinformation and additional product content details.TBD: The Pb-Free/Green conversion plan has not been defined.
Pb-Free (RoHS): TI's terms "Lead-Free" or "Pb-Free" mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement thatlead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TI Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes.Pb-Free (RoHS Exempt): This component has a RoHS exemption for either 1) lead-based flip-chip solder bumps used between the die and package, or 2) lead-based die adhesive used betweenthe die and leadframe. The component is otherwise considered Pb-Free (RoHS compatible) as defined above.Green (RoHS & no Sb/Br): TI defines "Green" to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weightin homogeneous material)
(3) MSL, Peak Temp. -- The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) Multiple Top-Side Markings will be inside parentheses. Only one Top-Side Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is acontinuation of the previous line and the two combined represent the entire Top-Side Marking for that device.
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In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
OTHER QUALIFIED VERSIONS OF LM258A, LM2904 :
• Automotive: LM2904-Q1
• Enhanced Product: LM258A-EP
NOTE: Qualified Version Definitions:
• Automotive - Q100 devices qualified for high-reliability automotive applications targeting zero defects
• Enhanced Product - Supports Defense, Aerospace and Medical Applications
NOTES: A. All linear dimensions are in inches (millimeters).B. This drawing is subject to change without notice.C. This package can be hermetically sealed with a ceramic lid using glass frit.D. Index point is provided on cap for terminal identification.E. Falls within MIL STD 1835 GDIP1-T8
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In some cases, TI components may be promoted specifically to facilitate safety-related applications. With such components, TI’s goal is tohelp enable customers to design and create their own end-product solutions that meet applicable functional safety standards andrequirements. Nonetheless, such components are subject to these terms.
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Device Packing Part Number-AP Ammo Packing: 2Kpcs/Ammo Box