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LM386构成的音频放大电路图

时间:2017-10-23 09:09 来源:电路图之家 作者:编辑部

 LM386构成的音频放大电路图
每个人的心中都有那么一块芯片,你对它了如指掌,典型应用电路烂熟于胸,一旦出现了某种需求立刻就能想到它,虽然它可能早已不是完成任务的最佳选择,但是你总是割舍不下它,这就是情怀。不同的人有不同的答案,但是对于模拟音频放大领域,这块芯片就是LM386。

图1 LM386芯片
LM386作为一片元老级芯片,一直在产生的原因就在于其过硬的设计思路。

图2 LM386内部结构
第一级为差分放大电路,T1和T2、T3和T4分别构成复合管,作为差分放大电路的放大管;T5和T6组成镜像电流源作为T1和T3的有源负载;差分输入信号分别从T1和T3管的基极输入,从T4管的集电极输出,为双端输入单端输输出差分电路。采用电流源作有源负载,可使单端输出电路的增益近似等于双端输出的增益。
第二级为共射放大电路,T7为放大管,采用恒流源作有源负载,以提高本级的电压放大倍数。
第三级中的T8和T9复合成PNP型管,与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压,可以消除交越失真。
引脚2为反相输入端,引脚3为同相输入端。电路采用单电源供电,故为OTL电路。输出端(引脚5)需要通过电容连接负载。
电阻R7从输出端连接到T4的发射极,形成反馈通路,并与R5和R6构成反馈网络,构成深度电压串联负反馈,稳定整个电路的电压增益。
LM386特性
静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电
工作电压范围宽,4-12V or 5-18V
外围元件少
电压增益可调,20-200dB
低失真度

图3 由LM386构成的音频放大电路
由LM386可以很方便地构成音频放大电路,图4电路所需的元件最少,电压增益为20dB,图5所示电路的电压增益最高可达200dB。

图4 放大器增益=20(最少元件)

图5 放大器增益=200
根据数据手册,LM386的工作电压为4-12V或5-18V(LM386N-4),静态消耗电流为4mA,电压增益为20-200dB。在1、8脚开路时,带宽为300KHz;输入阻抗为50千欧,音频功率0.5W。尽管LM386的应用非常简单,但稍不注意,特别是器件上电、断电瞬间,甚至工作稳定后,一些操作(如插拔音频插头、旋音量调节钮)都会带来的瞬态冲击,在输出喇叭上都会产生非常讨厌的噪声。
通过接在1脚、8脚间的电容(1脚接电容+极)来改变增益,断开时增益为20dB。因此用不到大的增益,电容就不要接了,不光省了成本,还会减少噪音。
PCB设计时,所有外围元件尽可能靠近LM386,地线尽可能粗一些,输入音频信号通路尽可能平行走线,输出亦如此。
选好调节音量的电位器,质量太差的不要,否则受害的是耳朵;阻值不要太大,10K最合适,太大也会影响音质,转那么多圈圈,烦!
尽可能采用双音频输入/输出。好处是:“+”、“-”输出端可以很好地抵消共模信号,能有效抑制共模噪声。
第7脚(BYPASS)的旁路电容不可少,实际应用时,BYPASS端需外接一个电解电容到地,起滤除噪声的作用。工作稳定后,该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值,减缓直流基准电压的上升、下降速度,有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压瞬间跳变所致,这个电容可千万别省啊!
减少输出耦合电容。此电容的作用是:隔直+耦合。隔断直流电压,直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈;耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值,可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄;太低还会使截止频率(fc=1/(2π*RL*Cout))提高。测试发现10uF/4.7uF较为合适。
有很多设计好的LM386练习套件和模块,资金富裕的同学可以考虑购买一套,仔细研究一下。电路很简单,但模拟电路调整还是有些难度,需要一定的经验积累,初学者值得练练。
LM386的输出接扬声器,如果手边没有可以淘宝查查,价格从几角钱到几元钱的都有,输入可以接各种音源,也可以自己利用驻极麦克风做输入信号。如果有条件,建议用信号发生器做输入,用示波器观察输入和输出的波形,查看电路的放大倍数和信号的失真程度。
驻极体麦克风由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层金属薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。在驻极体话筒中,有一只场效应管做预放大,因此驻极体话筒在正常工作时,需要一定偏置电压,这个偏置电压一般情况下不大于10V。

图7 驻极体麦克风

图8 驻极体麦克风电路连接
对于大一和大二的初学者,除了在面包板上实验,建议也用Altium Designer软件画一下电路原理图和PCB板,尝试一下亲自动手制作电路板的乐趣。关于Altium Designer的使用,网上有很多视频教程,慢慢摸索一下就会了。