Amplificadores de audio

Amplificador de audio LM386 con ganancia 20

El amplificador para altavoz con el mínimo de componentes de la hoja de datos LM386 de TI: un potenciómetro de volumen, el LM386 con su ganancia interna de 20, un condensador de salida y una red RC que excitan un altavoz de 8 Ω desde una pila de 9 V.

Tensión de alimentación de funcionamiento
Pila de 9 V, como en el esquema; rango de funcionamiento del LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabla de diseño 5 V – 12 V (TI, tabla 9-1)
Componentes
7
Fórmulas
3
Trampas
4
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Mesa de trabajo del esquema

LM386 Audio Amplifier, Gain 20Exported from CircuitBase+-BT19VRV110kΩ23561847U1LM386N-1+C1250µFC20.05µFR110ΩLS18ΩGNDVINGNDGNDGNDGNDGND

Resumen del circuito

Tensión de alimentación de funcionamiento
Pila de 9 V, como en el esquema; rango de funcionamiento del LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabla de diseño 5 V – 12 V (TI, tabla 9-1)
Componentes
7
Fórmulas
3
Trampas
4

Haz clic en cualquier componente del esquema para ver sus especificaciones eléctricas y función.

Resumen del circuito

Es la figura 9-1 de la hoja de datos LM386 de Texas Instruments (SNAS545D), la forma de excitar un altavoz con el LM386 usando el menor número de componentes. La ganancia está fijada internamente en 20, así que no hacen falta componentes de realimentación; las entradas están referidas a masa, de modo que la señal puede ir directamente a la patilla 3 a través del control de volumen; y la salida se polariza sola a la mitad de la alimentación, así que un solo condensador la acopla al altavoz. Como alimentación se dibuja una pila de 9 V; cualquier alimentación dentro del rango de la hoja de datos, de 5 V a 12 V, funciona igual. TI indica que sus circuitos de aplicación no forman parte de la especificación del componente y que el diseño final debe validarse.

Especificaciones técnicas clave

Tensión de alimentación de funcionamientoPila de 9 V, como en el esquema; rango de funcionamiento del LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabla de diseño 5 V – 12 V (TI, tabla 9-1)
Ganancia de tensión20 (26 dB) con las patillas 1 y 8 al aire (TI §9.2.1.2.1)
CargaAltavoz de 8 Ω; tabla de diseño 4 Ω – 32 Ω (TI, tabla 9-1)
Potencia de salida325 mW típicos, 250 mW mínimos con VS = 6 V, RL = 8 Ω, THD = 10% (LM386N-1); la hoja de datos no especifica la potencia de salida del LM386N-1 a 9 V
Corriente de reposo4 mA típicos, 8 mA máximos con VS = 6 V, VIN = 0 (TI §6.5)
Tensión de entrada en la patilla 3de −0,4 V a +0,4 V (máximo absoluto y rango recomendado)
Frecuencia de corte inferior≈ 80 Hz, calculado con C1 = 250 µF y una carga de 8 Ω; no medido

Principio de funcionamiento y análisis teórico

01

Entrada y volumen

La señal de entrada VIN llega al extremo superior de RV1, un potenciómetro de 10 kΩ cuyo otro extremo va a masa. El cursor toma una parte de la señal y la lleva a la patilla 3 (+INPUT). La patilla 2 (−INPUT) está conectada a masa. Dentro del LM386, ambas entradas están polarizadas a masa mediante resistencias de 50 kΩ. La figura 9-1 no incluye condensador de acoplamiento en la entrada; TI indica que añadirlo elimina por completo los problemas de offset de entrada. Mantenga la señal en la patilla 3 entre −0,4 V y +0,4 V, la tensión de entrada máxima absoluta; en este circuito se consigue bajando RV1.

02

Ganancia fija de 20

Las patillas 1 y 8 quedan al aire. En ese estado, la resistencia interna de 1,35 kΩ fija la ganancia de tensión en 20, es decir, 26 dB:

FORMULA & CALCULATION
AV = 20, 20\log10(20) ≈ 26 dB

Un condensador entre las patillas 1 y 8 subiría la ganancia a 200 (46 dB); este circuito no lo usa.

03

Polarización de la salida y acoplamiento al altavoz

La etapa de salida se polariza sola a aproximadamente la mitad de la tensión de alimentación, unos 4,5 V con una pila de 9 V. C1 bloquea ese nivel de continua, de modo que no circula corriente continua por el altavoz, y deja pasar la señal de audio. Su terminal positivo mira hacia la patilla 5. Junto con el altavoz de 8 Ω forma un filtro paso alto con una frecuencia de corte calculada de unos 80 Hz:

FORMULA & CALCULATION
fc = (1) / (2\pi RL C1) = (1) / (2\pi × 8\,Ω × 250\,µF) ≈ 80 Hz

Las frecuencias por debajo del corte llegan atenuadas al altavoz.

04

Red RC en la salida

05

Alimentación

El LM386N-1 funciona de 4 V a 12 V y consume 4 mA típicos (8 mA como máximo) sin señal a 6 V. TI recomienda un condensador a GND cerca de la patilla 6; la hoja de datos no indica su valor y la figura 9-1 no lo dibuja.

Ecuaciones y fórmulas de cálculo de diseño

Ganancia de tensión

AV(dB) = 20log10(AV) = 20log10(20) ≈ 26 dB

Ganancia fijada por la resistencia interna de 1,35 kΩ con las patillas 1 y 8 al aire.

SímboloParámetroValor típico
AVGanancia de tensión (relación)20V/V

Frecuencia de corte del acoplamiento de salida

fc = 12π RL C1

Frecuencia por debajo de la cual C1 y el altavoz atenúan la señal (−3 dB), considerando el altavoz como una resistencia pura de 8 Ω.

SímboloParámetroValor típico
RLImpedancia del altavoz8Ω
C1Condensador de acoplamiento de salida250µF
fcFrecuencia de corte (calculada)80Hz

Tensión de polarización de la salida

VOUT(DC) ≈ VS2

La salida se polariza sola a aproximadamente la mitad de la tensión de alimentación; C1 impide que ese nivel de continua llegue al altavoz.

SímboloParámetroValor típico
VSTensión de alimentación9V
VOUT(DC)Tensión de polarización de la salida4.5V

Lista de materiales (BOM)

Todas las piezas necesarias para montar este circuito. Selecciona una referencia para inspeccionarla en el esquema.

Ref.ComponenteValorEncapsuladoFunción en el circuitoReferencia
Amplificador de potencia de audio de baja tensión

TI LM386N-1/NOPB. LM386N-3 y LM386N-4 comparten el pinout, pero tienen límites distintos de alimentación y potencia de salida.

LM386N-1PDIP-8Amplificador de potencia, ganancia 20Amplificador de potencia de audio de baja tensión: pinout y hoja de datos
Potenciómetro rotativo10kΩPanel / PCB mountControl de volumen y atenuador de entrada—
Condensador electrolítico de aluminio

Valor de la hoja de datos. 220 µF es el valor comercial más cercano y sube la frecuencia de corte calculada a unos 90 Hz. Tensión nominal superior a la alimentación; + hacia la patilla 5.

250µFRadialAcoplamiento de la salida al altavoz—
Condensador cerámico o de película

Valor de la hoja de datos; 47 nF es el valor comercial más cercano.

0.05µFRadial / 0805Red RC de salida—
Resistencia de 1/4 W10ΩAxial / 0805Red RC de salida—
Altavoz

De 4 Ω a 32 Ω según la tabla 9-1 de TI.

8ΩWiredCarga—
Pila de 9 V

Cualquier alimentación de 5 V a 12 V (TI, tabla 9-1).

9VPP3 / 6LR61Alimentación—

Aplicaciones prácticas y casos de uso

Amplificadores de radio AM/FM
Intercomunicadores
Sistemas de sonido de televisores
Salida de altavoz alimentada por pila para proyectos de audio portátiles

Trampas críticas de diseño y precauciones de ingeniería

Trampas encontradas en montajes reales, con la solución de cada una.

Crítico

Saturar la entrada

La tensión de entrada máxima absoluta es de ±0,4 V. Una señal de auriculares o de nivel de línea puede ser mayor; aplicada directamente a la patilla 3 puede superar ese límite, y la salida recorta mucho antes de que la entrada lo alcance.

Mitigación

Mantenga RV1 entre la fuente y la patilla 3, como en el esquema, y empiece con el volumen al mínimo; mantenga la señal en la patilla 3 dentro de ±0,4 V.

Advertencia

Falta el desacoplo de la alimentación

La figura 9-1 no dibuja condensador en la alimentación, pero TI recomienda uno cerca de la patilla 6. Sin él, los cables largos de la pila y el rizado de la alimentación llegan a la salida como zumbido o inestabilidad.

Mitigación

Añada un condensador entre la patilla 6 y GND junto al circuito integrado (la hoja de datos no da el valor) y mantenga cortos los cables del altavoz (TI §10, §11.1).

Advertencia

C1 montado al revés

La patilla 5 está a aproximadamente la mitad de la alimentación, así que C1 soporta una tensión continua permanente. Un electrolítico montado al revés queda polarizado en inversa.

Mitigación

Monte C1 con el terminal positivo hacia la patilla 5 y el negativo hacia el altavoz, y use una tensión nominal superior a la de alimentación.

Nota

Esperar más ganancia

Con las patillas 1 y 8 al aire la ganancia es solo 20. Una fuente débil, como un micrófono, sonará baja.

Mitigación

Para una ganancia de 200, conecte un condensador de 10 µF entre las patillas 1 y 8 (TI, figura 9-3) y desacople o lleve a masa la entrada no usada, como exige TI §9.2.1.2.2 con ganancia alta.

Fuentes primarias

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