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深度剖析 LM386 音频放大电路原理与设计要点

出处:网络整理 发布于:2025-05-22 15:00:12 | 102 次阅读

在模拟音频放大领域,总有一些经典芯片让人难以忘怀,LM386 便是其中之一。尽管如今可能有更先进的芯片可供选择,但因其过硬的设计思路和广泛的应用基础,LM386 依旧在音频放大电路中占据着重要地位。接下来,我们将详细介绍由 LM386 构成的音频放大电路。

LM386 内部结构分析



图中展示了驻极体麦克风电路连接,而 LM386 内部结构主要由三级电路组成。
  1. 第一级差分放大电路: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,形成双端输入单端输出的差分电路。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,有效提高了电路的放大性能。
  2. 第二级共射放大电路:T7 为放大管,采用恒流源作有源负载。这种设计能够提高本级的电压放大倍数,进一步增强信号的放大能力。
  3. 第三级准互补输出级:T8 和 T9 复合成 PNP 型管,与 NPN 型管 T10 构成准互补输出级。 D1 和 D2 为输出级提供合适的偏置电压,可消除交越失真,保证输出信号的质量。

引脚方面,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,属于 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 特性优势


LM386 具有诸多特性优势,使其在音频放大领域得到广泛应用。
  1. 低静态功耗:约为 4mA,可用于供电,适用于一些对功耗要求较高的便携式设备。
  2. 宽工作电压范围:工作电压范围为 4 - 12V 或 5 - 18V(LM386N - 4),能够适应不同的电源环境。
  3. 外围元件少:简化了电路设计,降低了成本和电路板的空间占用。
  4. 电压增益可调:电压增益范围为 20 - 200dB,可根据实际需求进行调整。
  5. 低失真度:能够保证输出音频信号的质量,减少失真。

音频放大电路构成与应用


由 LM386 可以很方便地构成音频放大电路。


图中展示了不同增益的音频放大电路。其中,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。


根据数据手册,LM386 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。然而,在实际应用中,需要注意一些问题。例如,器件上电、断电瞬间,以及工作稳定后的一些操作(如插拔音频、旋音量调节钮)都会带来瞬态冲击,在输出喇叭上产生讨厌的噪声。

优化设计与使用建议


为了减少噪声和提高电路性能,可采取以下优化措施:
  1. 增益调整: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。若不需要大的增益,可不接电容,既能节省成本,又能减少噪音。
  2. PCB 设计:所有外围元件应尽可能靠近 LM386,地线尽可能粗一些,输入音频信号通路和输出通路尽可能平行走线。
  3. 选择:调节音量的电位器质量要好,阻值以 10K 最合适,太大不仅影响音质,操作也不方便。
  4. 双音频输入 / 输出:尽可能采用双音频输入 / 输出,“+”、“ - ” 输出端可以很好地抵消共模信号,有效抑制共模噪声。
  5. 旁路电容:第 7 脚(BYPASS)的旁路电容不可少,实际应用时,BYPASS 端需外接一个到地,起滤除噪声的作用。增大这个电容的容值,可减缓直流基准电压的上升、下降速度,有效抑制噪声。
  6. 输出耦合电容:减少输出耦合电容,可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄,但太低会使截止频率提高。测试发现 10uF/4.7uF 较为合适。
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