Pinout, características, circuito y equivalente del amplificador operacional LM324

Amplificadores operacionales, parte 1: Comparador de amplificador operacional LM324N

El LM324 es uno de los circuitos integrados de amplificador operacional más utilizados en el mundo de la electrónica. Ya sea que diseñe un amplificador de audio sencillo, trabaje con procesamiento de señales o construya circuitos de sensores de bajo consumo, el LM324 ofrece una solución versátil y rentable. En este artículo, exploraremos las características clave del LM324, su funcionamiento, su configuración de pines, sus aplicaciones comunes y casos prácticos, todo ello mientras optimizamos las palabras clave SEO que impulsan el tráfico y la interacción.

¿Qué es LM324?

El LM324 es un circuito integrado de amplificador operacional cuádruple, lo que significa que contiene cuatro amplificadores operacionales independientes en un único encapsulado de 14 pines. Fue desarrollado por Texas Instruments y se utiliza ampliamente para la amplificación de señales, el filtrado y la comparación de voltaje en diversos diseños de circuitos analógicos.

Este circuito integrado (CI) es ideal para aplicaciones donde el funcionamiento a bajo voltaje, el bajo consumo de energía y el ahorro de espacio son cruciales. El LM324 se utiliza comúnmente en aplicaciones como sistemas de audio, acondicionamiento de señales de sensores, seguidores de voltaje y muchas más.

Características principales del LM324

Comprender las características del LM324 le ayudará a comprender por qué se usa tanto en electrónica. El LM324 ofrece varias ventajas, como bajo consumo de energía, versatilidad y fiabilidad. Analicemos sus características principales con más detalle:

1. Configuración de amplificador operacional cuádruple

El LM324 integra cuatro amplificadores operacionales en un solo paquete, lo que lo hace ideal para reducir el número de componentes en sus diseños. Cada amplificador operacional puede utilizarse de forma independiente para diferentes tareas, como amplificación, procesamiento de señales y filtrado.

2. Operación con suministro único

A diferencia de algunos amplificadores operacionales que requieren dos fuentes de alimentación, el LM324 funciona con una única tensión de alimentación, que suele oscilar entre 3 V y 32 V. Esto lo hace ideal para dispositivos que funcionan con baterías y diseños de bajo consumo.

3. Bajo consumo de energía

El LM324 está diseñado para un bajo consumo de energía, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones de bajo consumo energético, como sensores alimentados por batería, amplificadores de audio de bajo voltaje y otros dispositivos electrónicos portátiles.

4. Amplio rango de voltaje de entrada

El LM324 es capaz de aceptar voltajes de entrada muy cercanos al suelo, lo que le permite operar en sistemas con niveles de señal más bajos, haciéndolo más versátil en aplicaciones de procesamiento de señales.

5. Salida de riel a riel

Otra característica clave del LM324 es su salida riel a riel, lo que significa que la tensión de salida puede oscilar muy cerca de los rieles de alimentación. Esta característica hace que el CI sea muy eficaz en sistemas de baja tensión y baja potencia, donde maximizar el rango de tensión de salida es crucial.

6. Voltaje de compensación bajo

El LM324 tiene un voltaje de compensación de entrada bajo, lo que minimiza los errores en aplicaciones que requieren alta precisión, como sistemas de amplificación y medición de audio.

Distribución de pines del LM324

La configuración de pines del LM324 consta de 14 pines, cada uno con una función específica. Comprender la configuración de pines es esencial para diseñar circuitos e implementar el circuito integrado LM324 en sus aplicaciones.

Configuración de pines:

Número PIN	Función de pin	Descripción
1	1FUERA	Salida del amplificador operacional 1
2	1 EN-	Entrada inversora del amplificador operacional 1
3	1 PULG.+	Entrada no inversora del amplificador operacional 1
4	VCC+	Fuente de alimentación positiva
5	2 pulgadas+	Entrada no inversora del amplificador operacional 2
6	2 PULGADAS	Entrada inversora del amplificador operacional 2
7	2FUERA	Salida del amplificador operacional 2
8	3FUERA	Salida del amplificador operacional 3
9	3 PULGADAS	Entrada inversora del amplificador operacional 3
10	3 PULGADAS+	Entrada no inversora del amplificador operacional 3
11	VCC-	Fuente de alimentación negativa (tierra)
12	4 pulgadas+	Entrada no inversora del amplificador operacional 4
13	4 PULGADAS	Entrada inversora del amplificador operacional 4
14	4FUERA	Salida del amplificador operacional 4

Este diseño garantiza que el CI pueda usarse en una amplia gama de configuraciones, desde amplificadores hasta filtros activos y comparadores.

Cómo funciona el LM324: Principio de funcionamiento

El LM324 es un amplificador operacional versátil que se utiliza en circuitos de amplificación de señales y comparadores. Amplifica la diferencia entre las entradas inversoras y no inversoras, lo que lo hace ideal tanto para aplicaciones analógicas como digitales.

LM324 como amplificador operacional

En modo amplificador operacional, el LM324 amplifica la diferencia de voltaje entre las entradas. Esto lo hace ideal para tareas como el procesamiento de señales y la amplificación de audio, donde las señales débiles requieren amplificación.

LM324 como comparador

Como comparador, el LM324 compara dos voltajes de entrada y emite valores altos o bajos. Se utiliza en circuitos de detección de umbral y toma de decisiones digitales.

Amplificación con LM324

En circuitos de amplificación, el LM324 amplifica señales débiles, como las salidas de sensores o las señales de audio, lo que facilita su procesamiento. La ganancia se puede ajustar con componentes externos.

Diagrama de circuito LM324

A continuación se muestra un diagrama de circuito básico LM324:

1. Circuito amplificador:

El LM324 se usa comúnmente en circuitos de amplificación de audio, donde es necesario amplificar señales de audio débiles para alimentar altavoces. Una simple red de resistencias establece la ganancia.

2. Circuito comparador:

Un circuito comparador básico implica conectar las entradas no inversora e inversora a diferentes niveles de voltaje. La salida conmuta entre los rieles de alimentación alto y bajo según cuál de las entradas tenga mayor voltaje.

3. Circuito de filtro activo:

En circuitos de filtros activos, el LM324 permite construir filtros paso bajo, paso alto o paso banda. Estos circuitos se utilizan ampliamente en el acondicionamiento de señales para aislar frecuencias específicas.

Aplicaciones del LM324

El LM324 se utiliza en una amplia gama de aplicaciones electrónicas, entre las que se incluyen:

1. Amplificación de audio

El LM324 se usa comúnmente en amplificadores de audio de baja potencia. Amplifica señales de audio débiles, lo que lo hace ideal para audífonos, altavoces pequeños y sistemas de audio portátiles.

2. Procesamiento de señales

El CI se utiliza en aplicaciones de procesamiento de señales, incluidos filtros activos, acondicionamiento de señales y generación de formas de onda, donde se requiere amplificación y modelado de señales precisos.

3. Comparación de voltaje

Como comparador, el LM324 compara dos voltajes de entrada y emite una señal alta o baja según la comparación. Se utiliza en detectores de umbral, circuitos de toma de decisiones y lógica digital.

4. Detección y medición

En aplicaciones de sensores, el LM324 se utiliza para amplificar las señales de los sensores, haciéndolas legibles para microcontroladores u otros sistemas digitales. Su bajo voltaje de offset y su amplio rango de voltaje de entrada lo hacen ideal para el acondicionamiento de señales de sensores.

Cómo utilizar el LM324 como comparador

El LM324 es un IC comparador utilizado para comparar voltajes en circuitos.

Paso 1: Configuración básica

Compare los voltajes en la entrada no inversora (V+) y la entrada inversora (V-). La salida es alta o baja según cuál de las entradas sea más alta.

Paso 2: Conectar las entradas

• Entrada no inversora (Pin 3/5): Señal de referencia.
• Entrada inversora (Pin 2/6): Señal a comparar.

Paso 3: Fuente de alimentación

Utilice una única tensión de alimentación (3 V a 32 V). Conecte Vcc (pin 14) al positivo y Vee (pin 11) a tierra.

Paso 4: Establecer el umbral

Utilice un divisor de tensión o un potenciómetro para establecer la tensión de referencia.

Paso 5: Respuesta de salida

Cuando las entradas cruzan el umbral, la salida cambia entre alta y baja.

Circuitos integrados equivalentes al LM324

Existen varios circuitos integrados equivalentes al LM324 que ofrecen un rendimiento similar. Algunos de los más populares son:

Equivalente LM324	Fabricante	Descripción
TL084	Texas Instruments	Amplificador operacional cuádruple de bajo ruido
MC3404	ON Semiconductor	Amplificador operacional cuádruple de baja potencia
LM324N	Texas Instruments	Amplificador operacional cuádruple estándar (paquete DIP)
LM324A	Texas Instruments	Amplificador operacional cuádruple de precisión
KA324	Fairchild	Amplificador operacional cuádruple de baja potencia
TLV2374	Texas Instruments	Amplificador operacional cuádruple de bajo voltaje y baja potencia

Hoja de datos del LM324

Para obtener especificaciones detalladas sobre parámetros como el voltaje de operación, la corriente de reposo y la oscilación del voltaje de salida, consulte la hoja de datos del LM324. Esta hoja ofrece información esencial para diseñar circuitos eficazmente.

Parámetro	Valor	Descripción
Voltaje de operación	3 V a 32 V (fuente única)	Rango de voltaje para operación.
Oscilación del voltaje de salida	VSS + 0,5 V a VCC – 0,5 V	Rango de voltaje de salida relativo a los rieles de alimentación.
Corriente de reposo	1,0 mA por amplificador operacional	Corriente consumida por el CI cuando está inactivo.
Voltaje de compensación de entrada	3 mV (típico)	Diferencia de voltaje entre terminales de entrada.
Velocidad de giro	0,3 V/µs (típico)	Tasa de cambio de voltaje de salida.
Temperatura de funcionamiento	-40°C a +85°C	Rango de temperatura.
Tipos de paquetes	DIP de 14 pines, SOIC	Opciones de paquetes disponibles.
Consumo de energía	3 mW (típico)	Energía consumida por el dispositivo.

Paquete LM324

El LM324 está disponible en encapsulados de 14 pines, incluyendo DIP (encapsulado dual en línea), SOIC (circuito integrado de contorno pequeño) y TSSOP (encapsulado de contorno pequeño y delgado). El encapsulado DIP se utiliza para montaje en orificio pasante, mientras que los SOIC y TSSOP están diseñados para montaje superficial en aplicaciones compactas.

Paquete SOIC

Conclusión

El LM324 es un circuito integrado amplificador operacional muy versátil y económico que se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones. Desde la amplificación de audio hasta el acondicionamiento de señales de sensores, el LM324 ofrece un excelente rendimiento con bajo consumo de energía y un rango de voltaje de alimentación único. Es una herramienta esencial tanto para ingenieros como para aficionados.

Ya sea que esté construyendo dispositivos electrónicos de bajo voltaje, circuitos de procesamiento de señales o explorando nuevas ideas de proyectos, el IC LM324 es una excelente opción debido a su asequibilidad, facilidad de uso y amplia gama de aplicaciones.