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每个人心中都有一个你非常熟悉的芯片,你对典型的应用电路非常熟悉,只要一有需要,就会想到它,尽管这可能不是完成任务的最佳方法。但你不能把它给别人。这是情怀。不同的人有不同的答案,但是对于模拟音频放大,这个芯片就是lm386。

是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为20,透过pin 1 和pin8脚位间电容的搭配,增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源,输入电压范围可由4V~12V,无作动时仅消耗4mA电流,且失真低。LM386的内部电路图及引脚排列图如图1、图2所示,表1为其电气特性。



图1. 内部电路图

图2 引脚功能图

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场 合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

极限参数:

电源电压

(LM386N-1,-3,LM386M-1)15V

电源电压(LM386N-4)22V

封装耗散

(LM386N)1.25W

(LM386M)0.73W

(LM386MM-1)0.595W

输入电压±0.4V

储存温度-65℃至+150℃

操作温度0℃至+70℃

结温+150℃

焊接信息

焊接(10秒)260℃

小外形封装(SOIC和MSOP)

气相(60秒)215℃

红外(15秒)220℃

热电阻

qJC (DIP)37℃/W

qJA (DIP)107℃/W

qJC (SO封装)35℃/W

qJA (SO封装)172℃/W

qJA (MSOP封装)210℃/W

qJC (MSOP封装)56℃/W

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表1. LM386电气特性

Parameter 参数 测试条件 最小 典型 最大 单位 Operating Supply Voltage (VS) 操作电源电压   - - LM386N-1,-3,LM386M-1,LM386MM-1 4 - 12 V LM386N-4 5 - 18 V Quiescent Current (IQ) 静态电流 VS = 6V, VIN =0 4 8 mA Output Power (POUT) 输出功率 -

-

LM386N-1,LM386M-1,LM386MM-1 VS = 6V, RL =8W, THD = 10% 250 325

-

mW LM386N-3 VS = 9V, RL =8W, THD = 10% 500 700 - mW LM386N-4 VS=16V, RL =32W, THD = 10% 700 1000 - mW Voltage Gain (AV) 电压增益 VS = 6V, f = 1 kHz 26 - dB 10 μF from Pin 1 to 8 46 - dB Bandwidth (BW) 宽带 VS = 6V, Pins 1 and 8 Open 300 - kHz Total Harmonic Distortion (THD)总谐波失 真 VS = 6V, RL =8W,POUT = 125 mW f = 1 kHz, Pins 1 and 8 Open - 0.2 - % Power Supply Rejection Ratio (PSRR) 电源抑制比 VS=6V, f=1kHz, CBYPASS =10 μF Pins 1 and 8 Open,Referred to Output - 50 - dB Input Resistance (RIN) 输入电阻 - - 50 - kΩ Input Bias Current (IBIAS) 输入偏置电流 VS = 6V, Pins 2 and 3 Open - 250 - nA

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图3的应用电路为增益20的情形,于pin 1及pin 8间加一个10mF的电容即可使增益变成200,如图4所示。图中10kW的可变电阻是用来调整扬声器音量大小,若直接将Vin输入即为最音量最大的状态。

            图3 功放电路工作原理                       图4            


                      图5 调幅收音机功率放大器


                图6 LM386N-1 LM386N-3 LM386N-4 封装图片

                 图7 LM386MM-1 封装图片



特性(Features):
    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,20-200。
    低失真度。
典型应用电路




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。

淘宝上有很多设计好的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。
图6 LM386学习套件
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。