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[音频] LM386音频放大器

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发表于 2019-11-17 | |阅读模式
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LM386音频放大器

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音频是最有趣,最耗时且(最终)浪费钱财的学习电子产品的方式之一。

这使我们想到了学习音频电子设备-放大的最佳起点。如果您可以使用旧的扬声器和音频源(例如电话或MP3播放器),则可以轻松地开始构建成本低廉的电路,并获得立竿见影的效果。

芯片电流

过去,音频放大取决于大量的分立元件或耗电的真空管,以使声音从音源传递到扬声器。像其他任何设备一样,集成电路使进入门槛降低了很多,让我们可以使用任意数量的专为音频设计的运算放大器。这些IC统称为音频放大器IC,放大器芯片或芯片放大器。通常,它们只需要很少的外部元件,可以用简单的电路设计进行原型设计,并且比分立式和管状的同类产品所需的电流更少。

这把我们带到了德州仪器(TI)古老的LM386。自从1983年以来,全世界低功耗,电池驱动的应用中仍然可以找到它。还有...

1. 易于供电(使用单个电源)

2. 低热量(无需散热器)

3. 高效率

4. 可在原型的DIP软件包中获得

.步骤1:LM386 101

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LM386是一款运算放大器,与大多数其他基本音频放大器芯片一样,它也可以用作常规运算放大器。

它的默认增益为20倍-意味着它将输入上接收的电压乘以20倍,然后将其传递到输出。如果有需要,可以调整增益值。

1,8 - 增益

引脚1和8被用于调整20X的增益电平,通过连接的电容。
2 - 负输入

3 - 正输入这些都是标准运算放大器的输入。通常,在简单的LM386电路中,负输入将接地,而正输入将接收音频信号。
4 - GND

5 - Vout

引脚5是运算放大器的输出。
6 - Vs

电压电源引脚。
7 - 旁路

该引脚主要用于去除电源噪声(噪声防止被放大)。
技术指标

LM386N(“ N”表示对我们而言是首选的DIP封装)有4种:LM386N-1,-2,-3和-4。“ 3”和“ 4”版本的输出功率略高,“ 4”版本的输出功率更高,这是因为它具有处理更多输入电压的能力(以更高的最低电压要求为代价)。对于本文的其余部分,我将参考LM386N-1。

电源电压(Vcc):

芯片需要最低4V的电压才能运行,最高12V的电压。
扬声器阻抗:

LM386主要设计用于4Ω扬声器负载,但也额定用于8Ω和32Ω负载。
失真:

在理想条件下,当在低额定功率下以6V功率驱动8Ω扬声器时,总谐波失真(THD)为0.2%,总谐波失真(THD)接近最大功率约10%。
输出功率:

在理想条件下,您可以获得约700mW的输出功率,即0.7W。
步骤2:什么,不到一瓦呢?

尽管市场上对于扬声器和放大器的功率输出不满意,但令人惊讶的是输出功率高达1W。虽然您不会沉浸在震撼的低音中,但是1W的纯净功率足以驱动小型台式计算机扬声器和许多移动音频应用。在耳机的世界中(扬声器就在您的耳膜旁边),您正在谈论提高音量所需的几十毫瓦的功率。

将输出功率加倍可获得3dB的声功率。

这意味着50W和100W之间的差异为3dB。

100W和200W之间的差异... 3dB。

500W和1000W?仍然只有3dB!

因此,您很快就会得到收益递减的趋势,并且随着功率的增加,感知到的量几乎不会增加。

旁注:dB,功率和声压之间的关系很复杂,但是从本质上讲,您需要将放大器功率增加四倍,以使声压加倍,这取决于听众的音量大小。

实际上,一些最著名的集成功率放大器(例如传奇的NAD 3020)能够向8Ω扬声器提供“仅” 20W功率,按照当今的标准,市场营销人士不愿为此做广告。但是事实仍然是,在满足基本功率要求以理想的音量驱动一组特定扬声器之后,诸如频率响应,总谐波失真和透明度之类的因素远比原始功率重要。

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步骤3:简单电路

为LM386构建基本功能电路非常容易。该原理图是单声道放大器,因此,如果要放大立体声信号,则需要两个电路(每个声道和每个扬声器一个)。

1.我们需要将音频信号提供给放大器的 Input(引脚3)。音频信号也需要自己的接地路径。此外,信号输入和GND之间的一个高阻值电阻(原理图中为10KΩ)用作下拉电阻,当未连接电源时将其驱动到地。如果没有此电阻,则如果音乐播放器未连接,您将听到嗡嗡声/嗡嗡声。

2.由于我们使用的默认增益为20x,因此引脚1和8保持悬空状态。

3.在旁路引脚(7)和GND之间放置一个100uf的电容器,以防止某些电源噪声被放大。

4。-输入和GND引脚(2,4)连接到... GND :)

5.电源与并联到GND的100uf去耦电容器一起馈入引脚6,以滤除低频噪声。

6.最后,来自引脚5的输出被馈送到扬声器,另外两个与GND并联的电容器是:一个0.1uf(100nf)的以滤除高频噪声,以及一个1000uf的电源电容器以进行滤波。

第4步:制作

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要制作电路,您需要以下零件:

☐1×LM386N DIP8 IC

☐标准的400孔(“一半尺寸”)面包板

☐1 x0.1uf陶瓷盖

☐2 x100uf电解盖

☐1 x1000uf电解盖

☐1×10KΩ碳/金属膜电阻

☐跨接电缆

☐A〜9-12V DC电源(9V电池会更好!)

☐3.5毫米耳机插孔和3.5毫米音频电缆

☐便宜的4Ω或8Ω扬声器和扬声器连接线

步骤5:测试!

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插入旧的4或8Ω扬声器(以防烧坏新的会心痛)和音频源,然后慢慢调高音量。试用不同风格的音乐,看看是否可以检测到任何削波或噪音,尤其是在较高音量下。我发现我的iPhone上的剪辑达到了约80%的音量,但到那时它比较明亮了。

尝试使用带或不带各种滤波电容器的电路,看看您能听到什么差异。 拔下音频电缆,并卸下10K下拉电阻,欣赏。 调低音量,并尝试在引脚1和8之间添加10uf陶瓷电容器,以将增益从20倍增加到200倍。

实验,听!但是如果有疑问,请保持较低的音量,然后再调高音量。

推力测试

使用我收集的一小部分音频测试设备,在驱动8Ω虚拟负载时得到以下结果:

· 对于1kHz正弦波,削波之前的最大输入为120mV RMS

· 输出上约2.38V RMS

· 这意味着20倍增益(2380mv / 120mv = 19.83x)

·707mW的输出功率,大大超过了额定输出。
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 楼主| 发表于 2019-11-17 |
总谐波失真:

通过频谱分析仪在整个20Hz至20kHz音频频谱中运行电路,得到的总平均值为-35dBc,即THD(总谐波失真)为1.7%。并不是所有发烧友都想像的那样,而是在便宜的面包板上安装了几元的音频电路,带有电缆和非屏蔽输入,有点破旧!然而声音却比你预想的要更好。

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