Wzmacniacze audio

Wzmacniacz audio na LM386 ze wzmocnieniem 20

Wzmacniacz głośnikowy z minimalną liczbą elementów z noty katalogowej TI LM386: potencjometr głośności, LM386 z wewnętrznym wzmocnieniem 20, kondensator wyjściowy i obwód RC wysterowujące głośnik 8 Ω z baterii 9 V.

Robocze napięcie zasilania
Bateria 9 V, jak na schemacie; zakres pracy LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabela projektowa 5 V – 12 V (TI, tabela 9-1)
Komponenty
7
Wzory
3
Pułapki
4
Otwórz w Web CAD
Zweryfikowane Źródło

Obszar roboczy schematu

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

Przegląd układu

Robocze napięcie zasilania
Bateria 9 V, jak na schemacie; zakres pracy LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabela projektowa 5 V – 12 V (TI, tabela 9-1)
Komponenty
7
Wzory
3
Pułapki
4

Kliknij dowolny element na schemacie powyżej, aby zobaczyć jego parametry elektryczne i rolę w układzie.

Przegląd układu

To rysunek 9-1 z noty katalogowej Texas Instruments LM386 (SNAS545D) — sposób wysterowania głośnika przez LM386 z najmniejszą liczbą elementów. Wzmocnienie jest ustalone wewnętrznie na 20, więc elementy sprzężenia zwrotnego nie są potrzebne; wejścia są odniesione do masy, więc sygnał może trafić prosto na wyprowadzenie 3 przez regulator głośności; a wyjście samo polaryzuje się do połowy zasilania, więc z głośnikiem łączy je jeden kondensator. Jako zasilanie narysowano baterię 9 V; każde zasilanie w zakresie noty katalogowej od 5 V do 12 V działa tak samo. TI zaznacza, że jej układy aplikacyjne nie są częścią specyfikacji elementu, a końcowy projekt trzeba zweryfikować.

Kluczowe parametry techniczne

Robocze napięcie zasilaniaBateria 9 V, jak na schemacie; zakres pracy LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); tabela projektowa 5 V – 12 V (TI, tabela 9-1)
Wzmocnienie napięciowe20 (26 dB) przy niepodłączonych wyprowadzeniach 1 i 8 (TI §9.2.1.2.1)
ObciążenieGłośnik 8 Ω; tabela projektowa 4 Ω – 32 Ω (TI, tabela 9-1)
Moc wyjściowa325 mW typowo, 250 mW minimum przy VS = 6 V, RL = 8 Ω, THD = 10% (LM386N-1); nota katalogowa nie podaje mocy wyjściowej LM386N-1 przy 9 V
Prąd spoczynkowy4 mA typowo, 8 mA maksymalnie przy VS = 6 V, VIN = 0 (TI §6.5)
Napięcie wejściowe na wyprowadzeniu 3od −0,4 V do +0,4 V (wartość maksymalna dopuszczalna i zakres zalecany)
Dolna częstotliwość graniczna≈ 80 Hz, obliczone dla C1 = 250 µF i obciążenia 8 Ω; nie zmierzono

Zasada działania i analiza teoretyczna

01

Wejście i głośność

Sygnał wejściowy VIN trafia na górny koniec RV1 — potencjometru 10 kΩ, którego drugi koniec jest połączony z masą. Suwak pobiera część sygnału i podaje ją na wyprowadzenie 3 (+INPUT). Wyprowadzenie 2 (−INPUT) jest połączone z masą. Wewnątrz LM386 oba wejścia są spolaryzowane do masy przez rezystory 50 kΩ. Rysunek 9-1 nie zawiera kondensatora sprzęgającego na wejściu; TI zaznacza, że jego dodanie całkowicie usuwa problemy z offsetem wejściowym. Sygnał na wyprowadzeniu 3 musi mieścić się w zakresie od −0,4 V do +0,4 V — to maksymalne dopuszczalne napięcie wejściowe; w tym układzie zapewnia się to, skręcając RV1.

02

Stałe wzmocnienie 20

Wyprowadzenia 1 i 8 pozostają niepodłączone. W tym stanie wewnętrzny rezystor 1,35 kΩ ustala wzmocnienie napięciowe na 20, czyli 26 dB:

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

Kondensator między wyprowadzeniami 1 i 8 podniósłby wzmocnienie do 200 (46 dB); ten układ go nie używa.

03

Polaryzacja wyjścia i sprzężenie z głośnikiem

Stopień wyjściowy sam polaryzuje się do około połowy napięcia zasilania, czyli około 4,5 V przy baterii 9 V. C1 blokuje tę składową stałą, więc przez głośnik nie płynie prąd stały, a przepuszcza sygnał audio. Jego dodatnia końcówka jest skierowana do wyprowadzenia 5. Razem z głośnikiem 8 Ω tworzy filtr górnoprzepustowy o obliczonej częstotliwości granicznej około 80 Hz:

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

Częstotliwości poniżej granicznej docierają do głośnika stłumione.

04

Obwód RC na wyjściu

C2 (0,05 µF) i R1 (10 Ω) połączone szeregowo prowadzą od wyprowadzenia 5 do masy. TI umieszcza taki obwód na wyjściu większości układów aplikacyjnych w nocie katalogowej, nie opisując jego przeznaczenia. Taki szeregowy obwód RC nazywa się zwykle obwodem Zobela lub Boucherota: przy wysokich częstotliwościach, gdy impedancja cewki głośnika rośnie, zapewnia wzmacniaczowi obciążenie około 10 Ω, co pomaga utrzymać jego stabilność.

05

Zasilanie

LM386N-1 pracuje przy napięciu od 4 V do 12 V i bez sygnału pobiera 4 mA typowo (8 mA maksymalnie) przy 6 V. TI zaleca kondensator do GND blisko wyprowadzenia 6; nota katalogowa nie podaje jego wartości, a rysunek 9-1 go nie zawiera.

Wzory i równania obliczeniowe

Wzmocnienie napięciowe

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

Wzmocnienie ustalone przez wewnętrzny rezystor 1,35 kΩ przy niepodłączonych wyprowadzeniach 1 i 8.

OznaczenieParametrWartość typowa
AVWzmocnienie napięciowe (krotność)20V/V

Częstotliwość graniczna sprzężenia wyjściowego

fc = 12π RL C1

Częstotliwość, poniżej której C1 i głośnik tłumią sygnał (−3 dB), przy założeniu, że głośnik jest czystą rezystancją 8 Ω.

OznaczenieParametrWartość typowa
RLImpedancja głośnika8Ω
C1Wyjściowy kondensator sprzęgający250µF
fcCzęstotliwość graniczna (obliczona)80Hz

Napięcie polaryzacji wyjścia

VOUT(DC) ≈ VS2

Wyjście samo polaryzuje się do około połowy napięcia zasilania; C1 nie przepuszcza tej składowej stałej do głośnika.

OznaczenieParametrWartość typowa
VSNapięcie zasilania9V
VOUT(DC)Napięcie polaryzacji wyjścia4.5V

Wykaz elementów (BOM)

Wszystkie elementy potrzebne do zbudowania tego układu. Wybierz oznaczenie, aby obejrzeć element na schemacie.

Oznacz.KomponentWartośćObudowaRola w układzieDokumentacja
Niskonapięciowy wzmacniacz mocy audio

TI LM386N-1/NOPB. LM386N-3 i LM386N-4 mają ten sam układ wyprowadzeń, ale inne zakresy zasilania i mocy wyjściowej.

LM386N-1PDIP-8Wzmacniacz mocy, wzmocnienie 20Niskonapięciowy wzmacniacz mocy audio: pinout i nota katalogowa
Potencjometr obrotowy10kΩPanel / PCB mountRegulacja głośności i tłumik wejściowy—
Aluminiowy kondensator elektrolityczny

Wartość z noty katalogowej. Najbliższa popularna wartość to 220 µF; z nią obliczona częstotliwość graniczna rośnie do około 90 Hz. Napięcie znamionowe wyższe niż zasilanie; + do wyprowadzenia 5.

250µFRadialSprzężenie wyjścia z głośnikiem—
Kondensator ceramiczny lub foliowy

Wartość z noty katalogowej; najbliższa popularna wartość to 47 nF.

0.05µFRadial / 0805Wyjściowy obwód RC—
Rezystor 1/4 W10ΩAxial / 0805Wyjściowy obwód RC—
Głośnik

Od 4 Ω do 32 Ω według tabeli 9-1 TI.

8ΩWiredObciążenie—
Bateria 9 V

Dowolne zasilanie od 5 V do 12 V (TI, tabela 9-1).

9VPP3 / 6LR61Zasilanie—

Praktyczne zastosowania i przykłady

Wzmacniacze odbiorników radiowych AM/FM
Interkomy
Tory dźwięku w telewizorach
Wyjście głośnikowe zasilane z baterii w przenośnych projektach audio

Krytyczne pułapki projektowe i błędy inżynierskie

Pułapki spotykane przy prawdziwym montażu wraz z rozwiązaniem każdej z nich.

Krytyczne

Przesterowanie wejścia

Maksymalne dopuszczalne napięcie wejściowe to ±0,4 V. Sygnał słuchawkowy lub liniowy może być większy; podany bezpośrednio na wyprowadzenie 3 może przekroczyć tę wartość, a wyjście zaczyna obcinać sygnał na długo przed jej osiągnięciem na wejściu.

Jak temu zapobiec

Pozostaw RV1 między źródłem a wyprowadzeniem 3, jak na schemacie, i zaczynaj od skręconej głośności; utrzymuj sygnał na wyprowadzeniu 3 w zakresie ±0,4 V.

Ostrzeżenie

Brak odsprzęgania zasilania

Rysunek 9-1 nie zawiera kondensatora w obwodzie zasilania, ale TI zaleca go blisko wyprowadzenia 6. Bez niego długie przewody od baterii i tętnienia zasilania docierają na wyjście jako przydźwięk lub niestabilność.

Jak temu zapobiec

Dodaj kondensator między wyprowadzeniem 6 a GND tuż przy układzie scalonym (nota katalogowa nie podaje wartości) i stosuj krótkie przewody do głośnika (TI §10, §11.1).

Ostrzeżenie

C1 wlutowany odwrotnie

Na wyprowadzeniu 5 stale jest około połowy napięcia zasilania, więc na C1 występuje stałe napięcie. Elektrolit wlutowany odwrotnie jest spolaryzowany w kierunku zaporowym.

Jak temu zapobiec

Montuj C1 dodatnią końcówką do wyprowadzenia 5, a ujemną do głośnika, i stosuj napięcie znamionowe wyższe niż napięcie zasilania.

Informacja

Oczekiwanie większego wzmocnienia

Przy niepodłączonych wyprowadzeniach 1 i 8 wzmocnienie wynosi tylko 20. Słabe źródło, np. mikrofon, zabrzmi cicho.

Jak temu zapobiec

Dla wzmocnienia 200 podłącz kondensator 10 µF między wyprowadzeniami 1 i 8 (TI, rysunek 9-3), a nieużywane wejście odsprzęgnij lub połącz z masą, jak wymaga TI §9.2.1.2.2 przy dużym wzmocnieniu.

Źródła pierwotne

Pomóż dbać o poprawność tej strony

Zbudowałeś, zasymulowałeś lub przejrzałeś ten obwód? Potwierdź go albo zgłoś błędną część, wartość lub połączenie.

Otwiera publiczny formularz na GitHubie z już wpisaną tą stroną; potrzebne jest bezpłatne konto GitHub. Jak działają zgłoszenia i potwierdzenia

Kod HTML

<iframe src="https://circuitbase.tech/embed/schematic/lm386-audio-amplifier-gain-20?theme=paper" width="100%" height="500" frameborder="0" loading="lazy" style="border: 1px solid #e5e7eb; border-radius: 6px; max-width: 100%;" title="Wzmacniacz audio na LM386 ze wzmocnieniem 20 — CircuitBase Interactive Schematic"></iframe>