Підсилювачі звуку

Підсилювач звуку на LM386 з підсиленням 20

Підсилювач для динаміка з мінімумом деталей із даташита TI LM386: потенціометр гучності, LM386 із внутрішнім підсиленням 20, вихідний конденсатор і RC-ланка, що живлять динамік 8 Ω від батареї 9 V.

Робоча напруга живлення: Батарея 9 V, як на схемі; робочий діапазон LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); у таблиці параметрів 5 V – 12 V (TI, таблиця 9-1)

Компоненти: 7
Формули: 3
Пастки: 4

Відкрити у Web CAD

Перевірене джерело

Робоча напруга живлення: Батарея 9 V, як на схемі; робочий діапазон LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); у таблиці параметрів 5 V – 12 V (TI, таблиця 9-1)
Компоненти: 7
Формули: 3
Пастки: 4

Клікніть на будь-який компонент схеми вище, щоб переглянути його параметри, номінал і призначення.

Огляд схеми

Це рисунок 9-1 з даташита Texas Instruments LM386 (SNAS545D) — спосіб під'єднати динамік до LM386 з найменшою кількістю деталей. Підсилення задане всередині й дорівнює 20, тож деталі зворотного зв'язку не потрібні; входи прив'язані до землі, тому сигнал можна подати на вивід 3 прямо через регулятор гучності; а вихід сам зміщується до половини напруги живлення, тож до динаміка його під'єднує один конденсатор. Як джерело живлення показано батарею 9 V; будь-яке живлення в межах діапазону даташита від 5 V до 12 V працює так само. TI зазначає, що її схеми застосування не є частиною специфікації компонента і кінцеву конструкцію потрібно перевірити.

Ключові технічні характеристики

Робоча напруга живлення	Батарея 9 V, як на схемі; робочий діапазон LM386N-1 4 V – 12 V (TI §6.5); у таблиці параметрів 5 V – 12 V (TI, таблиця 9-1)
Коефіцієнт підсилення за напругою	20 (26 dB) за вільних виводів 1 і 8 (TI §9.2.1.2.1)
Навантаження	Динамік 8 Ω; у таблиці параметрів 4 Ω – 32 Ω (TI, таблиця 9-1)
Вихідна потужність	325 mW типово, 250 mW мінімум за VS = 6 V, RL = 8 Ω, THD = 10% (LM386N-1); вихідну потужність LM386N-1 за 9 V даташит не вказує
Струм спокою	4 mA типово, 8 mA максимум за VS = 6 V, VIN = 0 (TI §6.5)
Вхідна напруга на виводі 3	від −0,4 V до +0,4 V (гранично допустимий і рекомендований діапазон)
Нижня частота зрізу	≈ 80 Hz, розраховано для C1 = 250 µF і навантаження 8 Ω; не виміряно

Принцип роботи та фізичні процеси

Вхід і гучність

Вхідний сигнал VIN подається на верхній вивід RV1 — потенціометра 10 kΩ, другий кінець якого з'єднано із землею. Повзунок знімає частину сигналу й подає її на вивід 3 (+INPUT). Вивід 2 (−INPUT) з'єднано із землею. Обидва входи всередині LM386 зміщені до землі через резистори 50 kΩ. На рисунку 9-1 немає розділового конденсатора на вході; TI зазначає, що він повністю усуває проблеми зі зміщенням на вході. Сигнал на виводі 3 має лишатися в межах від −0,4 V до +0,4 V — це гранично допустима вхідна напруга; у цій схемі для цього зменшують гучність потенціометром RV1.

Фіксоване підсилення 20

Виводи 1 і 8 залишено вільними. У такому стані внутрішній резистор 1,35 kΩ задає коефіцієнт підсилення за напругою 20, тобто 26 dB:

FORMULA & CALCULATION

AV = 20, 20\log10(20) ≈ 26 dB

Конденсатор між виводами 1 і 8 підняв би підсилення до 200 (46 dB); у цій схемі його немає.

Зміщення виходу та зв'язок із динаміком

Вихідний каскад сам зміщується приблизно до половини напруги живлення — близько 4,5 V від батареї 9 V. C1 не пропускає цю постійну складову, тож постійний струм через динамік не тече, а звуковий сигнал проходить. Його додатний вивід звернений до виводу 5. Разом із динаміком 8 Ω він утворює фільтр верхніх частот із розрахунковою частотою зрізу близько 80 Hz:

FORMULA & CALCULATION

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

Частоти, нижчі за частоту зрізу, доходять до динаміка ослабленими.

RC-ланка на виході

C2 (0,05 µF) і R1 (10 Ω), увімкнені послідовно, з'єднують вивід 5 із землею. TI ставить таку ланку на вихід у більшості схем застосування в даташиті, але не пояснює її призначення. Таку послідовну RC-ланку зазвичай називають ланкою Цобеля (Zobel, Boucherot): на високих частотах, де опір котушки динаміка зростає, вона дає підсилювачу навантаження близько 10 Ω, що допомагає зберегти його стійкість.

Живлення

LM386N-1 працює від 4 V до 12 V і без сигналу споживає 4 mA типово (8 mA максимум) за 6 V. TI рекомендує конденсатор на GND поруч із виводом 6; даташит не вказує його номінал, а на рисунку 9-1 його немає.

Розрахункові формули та рівняння

Коефіцієнт підсилення за напругою

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

Підсилення, яке задає внутрішній резистор 1,35 kΩ за вільних виводів 1 і 8.

Символ	Параметр	Типове значення
A_V	Коефіцієнт підсилення за напругою (разів)	20V/V

Частота зрізу вихідного розділового кола

f_c = 12π R_L C₁

Частота, нижче якої C1 разом із динаміком послаблюють сигнал (−3 dB), якщо вважати динамік чисто активним опором 8 Ω.

Символ	Параметр	Типове значення
R_L	Опір динаміка	8Ω
C₁	Вихідний розділовий конденсатор	250µF
f_c	Частота зрізу (розрахункова)	80Hz

Напруга зміщення виходу

V_OUT(DC) ≈ V_S2

Вихід сам зміщується приблизно до половини напруги живлення; C1 не пропускає цю постійну складову на динамік.

Символ	Параметр	Типове значення
V_S	Напруга живлення	9V
V_OUT(DC)	Напруга зміщення виходу	4.5V

Специфікація компонентів (BOM)

Усі деталі, потрібні для складання цієї схеми. Оберіть позиційне позначення, щоб переглянути елемент на схемі.

Компонент	Номінал	Корпус	Роль у схемі	Довідка
Низьковольтний підсилювач потужності звуку TI LM386N-1/NOPB. LM386N-3 і LM386N-4 мають ту саму розпіновку, але інші межі живлення та вихідної потужності.	LM386N-1	PDIP-8	Підсилювач потужності, підсилення 20	Низьковольтний підсилювач потужності звуку: розпіновка та даташит
Поворотний потенціометр	10kΩ	Panel / PCB mount	Регулятор гучності та вхідний подільник	—
Алюмінієвий електролітичний конденсатор Номінал із даташита. Найближчий поширений номінал — 220 µF, з ним розрахункова частота зрізу зростає приблизно до 90 Hz. Номінальна напруга вища за напругу живлення; + до виводу 5.	250µF	Radial	Розділовий зв'язок виходу з динаміком	—
Керамічний або плівковий конденсатор Номінал із даташита; найближчий поширений номінал — 47 nF.	0.05µF	Radial / 0805	Вихідна RC-ланка	—
Резистор 1/4 W	10Ω	Axial / 0805	Вихідна RC-ланка	—
Динамік Від 4 Ω до 32 Ω за таблицею 9-1 TI.	8Ω	Wired	Навантаження	—
Батарея 9 V Будь-яке живлення від 5 V до 12 V (TI, таблиця 9-1).	9V	PP3 / 6LR61	Живлення	—

Практичне застосування та сфери використання

Підсилювачі AM/FM-радіоприймачів

Переговорні пристрої

Звукові тракти телевізорів

Вихід на динамік із батарейним живленням для портативних аудіопроєктів

Критичні інженерні пастки та типові помилки

Пастки, на які натрапляють під час реального складання, і як їх уникнути.

Критично

Перевантаження входу

Гранично допустима вхідна напруга — ±0,4 V. Сигнал з виходу на навушники чи лінійного виходу може бути більшим; поданий напряму на вивід 3, він може перевищити цю межу, а вихід почне обмежувати сигнал задовго до того, як вхід її досягне.

Як уникнути

Залишайте RV1 між джерелом і виводом 3, як на схемі, і починайте з мінімальної гучності; тримайте сигнал на виводі 3 в межах ±0,4 V.

Увага

Немає блокувального конденсатора живлення

На рисунку 9-1 немає конденсатора в колі живлення, але TI рекомендує поставити його біля виводу 6. Без нього вплив довгих дротів від батареї та пульсацій живлення проявляється на виході як фон або нестійкість.

Як уникнути

Додайте конденсатор між виводом 6 і GND безпосередньо біля мікросхеми (даташит не вказує номінал) і робіть дроти до динаміка короткими (TI §10, §11.1).

Увага

C1 встановлено у зворотній полярності

На виводі 5 постійно близько половини напруги живлення, тож на C1 є постійна напруга. Електролітичний конденсатор, встановлений навпаки, опиняється під зворотною напругою.

Як уникнути

Встановлюйте C1 додатним виводом до виводу 5, а від'ємним — до динаміка, і вибирайте номінальну напругу, вищу за напругу живлення.

Примітка

Очікування більшого підсилення

За вільних виводів 1 і 8 підсилення лише 20. Слабке джерело, наприклад мікрофон, звучатиме тихо.

Як уникнути

Для підсилення 200 увімкніть конденсатор 10 µF між виводами 1 і 8 (TI, рисунок 9-3), а невикористаний вхід заблокуйте конденсатором або з'єднайте із землею, як вимагає TI §9.2.1.2.2 за великого підсилення.

Первинні джерела

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm386.pdf

Допоможіть тримати сторінку точною

Зібрали, змоделювали чи переглянули цю схему? Підтвердьте її або повідомте про неправильний компонент, номінал чи з’єднання.

Повідомити про помилку в схемі Підтвердити схему

Відкриває публічну форму на GitHub, де цю сторінку вже вказано; потрібен безкоштовний акаунт GitHub. Як працюють звіти й підтвердження

Тема

Висота

HTML-код

<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="Підсилювач звуку на LM386 з підсиленням 20 — CircuitBase Interactive Schematic"></iframe>

Підсилювач звуку на LM386 з підсиленням 20

Огляд схеми

Ключові технічні характеристики

Принцип роботи та фізичні процеси

Вхід і гучність

Фіксоване підсилення 20

Зміщення виходу та зв'язок із динаміком

RC-ланка на виході

Живлення