基于LM386的簡單功放系統(tǒng)設計可行性報告

1、電子線路課程設計課題1：基于LM386的簡單功放系統(tǒng)設計一、 系統(tǒng)概述、設計思路功率放大器的作用是給音響放大器的負載（揚聲器）提供一定的輸出概率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，效率盡可能高。功放常見的電路形式有OTL（Output Transformer less）和OCL(Output Capacitor less)電路。有用集成運算放大器和晶體管組成的功放，也有專用集成電路功放。LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻或電容，便可將電壓增益調

2、為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW, 且外圍元件少。設計功放電路由輸入級、中間級和輸出級三部分組成的。輸入級是由100的耦合電容及100的電位器組成的，它具有隔直、調節(jié)音量及增益的作用。 中間級是由集成運放LM386以及由R2、R7、C2等組成的可調增益放大電路。輸出級是由低通濾波器及揚聲器組成的，其中L1為高頻扼流圈。由于該電路為雙聲道功率放大器，所以下部分電路與上部分電路完全對稱，故電路原理同上。二、系統(tǒng)組成與工作原理1、 LM386的工作原理LM386是一個

3、單電源供電的音頻功放，為美國國家半導體公司產品，采用8引線雙列直插封裝和貼片式*其集成電路的引腳、功能及數(shù)據(jù)引腳2：反相輸入端；引腳3：同相輸入端；引腳4：接地端；引腳5：輸出端；引腳6：工作電源引入端；引腳1與8：電壓增益設定端；引腳7與地之間串接旁路電容，  旁路電容容值一般取10F。*其內部電路如下由圖可知，該集成OTL型功放電路的常見類型，與通用型集成運放的特性相似，是一個三級放大電路：第一級為差分放大電路；第二級為共射放大電路；第三級為準互補輸出級功放電路。第一級為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構成復合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1

4、和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構成準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應外接輸出電容后再接負載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構成反饋網絡，從而引入了

5、深度電壓串聯(lián)負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。當1腳和8腳之間開路時，電壓增益為26db；若在1腳和8腳之間接阻容串聯(lián)元件，則增益可達46DB，改變阻容值則增益可在26db-46db之間任意選取。電阻值越小增益越大。、*其主要性能參數(shù)如下參數(shù)名稱符號單位測試條件參考值電源電壓VccV4-12靜態(tài)電流IccmAVcc=6V,vi=04-8輸出功率PomWVcc=6V,Rl=8歐，THD=10%325帯寬BWkHZVcc=6v,1腳、8腳斷開300 總波行失真THD%VCC=6V，RL=8歐，Po=125mWf=1kHz,1腳、8腳斷開0.2輸入阻抗Ri千歐50由于LM386具有外接元件少、電

6、源電壓VCC使用范圍寬（VCC=4-12V）、靜態(tài)電流小(4mA)、失真度低、靜態(tài)功耗低（VCC=  6V時為24mW）等優(yōu)點，因而在便攜式無線電設備、收音機、錄音機、小型放大設備中得到廣泛應用。2功放電路圖如下：如圖，該電路是由輸入級、中間級和輸出級三部分組成的。輸入級是由100的耦合電容及100的電位器組成的，它具有隔直、調節(jié)音量及增益的作用。 中間級是由集成運放LM386以及由R2、R7、C2等組成的放大電路。其工作原理如下：輸入信號通過C1耦合，由反相輸入端輸入運放，需要大增益時，將開關J2閉合，集成運放5輸出端經過R2反饋到反相端，形成電壓并聯(lián)反饋。根據(jù)反相比例運算關系可知

7、，當R1滑點在中點時，放大倍數(shù)約為-50。當R1滑點在底端，運算放大器的輸入端被短路，對低頻信號來說負反饋增強，增益下降，反之亦然。同時滑動R1時還可調節(jié)輸入電壓，當R1滑點在底端時，輸入電壓為零，此時增益也最??；當R1滑點在頂端時，輸入電壓為輸入音頻交流電壓，且此時增益也最大。（此時應調節(jié)R7使運放固有增益最大，約為200）當僅需要小增益時，將開關J2斷開，靠運放固有放大增益放大，在LM386的1腳和8腳之間有一只外接可變電阻和電容，可調節(jié)可變電阻將電壓增益調為任意值，直至200（反向放大）。同時滑動R1還可調節(jié)輸入電壓，當R1滑點在底端時，輸入電壓為零，音量也為零；當R1滑點在頂端時，輸入

8、電壓為輸入音頻交流電壓。輸出級是由低通濾波器及揚聲器組成的，其中L1為高頻扼流圈。當高頻噪聲被L1扼制，通過R3及C5流入地線。低音頻信號通過L1、C6后，流經揚聲器放出音樂。由于該電路為雙聲道功率放大器，所以下部分電路與上部分電路完全對稱，故電路原理同上。三、單元電路的設計與分析1、 輸入級如圖，100的耦合電容及100的電位器起隔直、調節(jié)音量及增益的作用。 對于音頻信號3003.4KHz，100的耦合電容阻抗為0.475.2，之所以選擇10的可變電阻，是防止電流太大燒毀R1.2、 中間級集成運放LM386以及由R2、R7、C2等組成的放大電路。輸入信號通過C1耦合，由反相輸入端輸入運放，當

9、開關J2閉合時，集成運放5輸出端經過R2反饋到反相端，形成電壓并聯(lián)反饋。根據(jù)反相比例運算關系可知，當R1滑臂在中點時，如果放大倍數(shù)約為-50，則，可知R2約為250，根據(jù)市場上電阻阻值有240和270，同時為保證50的增益，故選擇270。當開關J2斷開時，在LM386的1腳和8腳之間有一只外接可變電阻和電容，可調節(jié)可變電阻將電壓增益調為任意值，直至200。根據(jù)LM386的資料，當1腳和8腳之間什么都不接，放大增益為-20，當1腳和8腳之間接10的電容，放大增益為-200，當1腳和8腳之間有一只外接可變電阻和電容，可調節(jié)可變電阻將電壓增益調為任意值，直至200。3、 輸出級由低通濾波器及揚聲器組

10、成。其中L1為高頻扼流圈。對于音頻信號3003.4KHz，1.0mH的線圈阻抗為1.921.3，對于100KHz高頻噪聲，1.0mH的線圈阻抗約為630，故可選1.0mH的線圈作為高頻扼流圈。當高頻噪聲被L1扼制，通過R3后及C5流入地線。3003.4KHz的低音頻信號通過L1、R3后，C5的阻抗約為0.9911，故只能流經C6，后經過揚聲器放出音樂。另外C6起隔直和耦合的作用：隔斷直流電壓，因為直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈，同時耦合音頻的交流信號。4、 電源電源由9V的直流電源供電，此直流電源由220V交流電源經變壓器輸出9V的直流電壓。開關可控制電源連接和斷開。另外電源并接220和10

11、nF的電容，兩個電容器可濾去變壓器提供的直流電源中的紋波，使供給運放的9V電壓保持恒定。四、元器件明細表元器件名稱參數(shù)備注C1100電解電容2C2220電解電容3C310電解電容4C410nF1C547nF2R12702R2102R310可變電阻器4L11mH2電源適配器220V交流到9v直流1LM3862開關3五、調試所需的儀器設備儀表工具：萬用表、MP3、示波器、電烙鐵。六、設計的難點和可能出現(xiàn)的問題設計的難點在于使用兩種增益對音頻信號就行放大，當需要小增益時，可斷開反饋電阻上的開關J2、J3，用LM386本身的放大增益進行放大，若需要大增益放大時，將LM386增益調至最大，同時將J2、J

12、3閉合，滑動音量調節(jié)鈕即可大范圍調節(jié)輸入電壓及增益。第二個難點在于輸出級，用高頻扼流圈阻止高頻信號通過，流入地線?？赡艹霈F(xiàn)噪聲問題：盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產生非常討厭的噪聲。因此需要注意以下幾點：1、 在PCB設計時，所有外圍元件盡可能靠近LM386。2、 同時地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。3、 另外選好調節(jié)音量的電位器也可以降噪，質量要稍微好點的，阻值10K最合適，太大也會影響音質。4、 需要加裝第7腳（BYPASS）的旁路電

13、容。實際應用時，BYPASS端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，因此增大這個電容的容值，可減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。另外在焊接該電路時，防止出現(xiàn)燒壞電路板等問題，應注意以下幾點：1、首先要收集齊所需的元件，并對元器件的質量（參數(shù)等）進行判定。（注意：預留的集成塊管腳的空間要準確，不能有太大的誤差；同時二極管、電解電容的極性一定不能接反。）2、進行元器件的焊接時，必須在集成塊焊好的情況下才能接著對二極管、RC元件及導線等進行焊接，且動作一定要干凈利落。3、在確認電路焊接無誤后，開始進行電路的調試。先把電源接上，用萬用表對集成運放LM386的各引出管腳測出它們之間的電壓與電流，并與其參考值進行對比，看看是否有明顯的差距，判斷集成電路工作是否正常。七、預期達到的性能指標 輸出功率:在8負載上輸出每路不少于0.5W的不失真功率，其相對應的音樂功率為1W。頻率響應頻率響應反映功率放大器對音頻信號各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應不底于人耳的聽覺頻率范圍，因而在理想情