一代傳奇,四十年不朽-說說LM386音頻放大器(個人修訂版)

ID:1020175 · 發表于 2022-4-20 21:55

過去，音頻放大取決于大量的分立元件或耗電的真空管，以使聲音從音源傳遞到揚聲器。像其他任何設備一樣，集成電路使進入門檻降低了很多，讓我們可以使用任意數量的專為音頻設計的運算放大器。這些IC統稱為音頻放大器IC，放大器芯片或芯片放大器。通常，它們只需要很少的外部元件，可以用簡單的電路設計進行原型設計，并且比分立式和管狀的同類產品所需的電流更少。
今天我們說德州儀器（TI）古老的LM386。自從1983年以來，全世界低功耗，電池驅動的應用中仍然可以找到它，甚至航空航天的音響系統

特點：
1. 易于供電（使用單個電源）
2. 低熱量（無需散熱器）
3. 高效率
4. 可在原型的DIP軟件包中獲得

LM386是一款運算放大器，與大多數其他基本音頻放大器芯片一樣，它也可以用作常規運算放大器。
它的默認增益為20倍-意味著它將輸入上接收的電壓乘以20倍，然后將其傳遞到輸出。如果有需要，可以調整增益值。

1,8- 增益引腳1和8被用于調整20X的增益電平，通過連接的電容。
2- 負輸入
3 - 正輸入這些都是標準運算放大器的輸入。通常，在簡單的LM386電路中，負輸入將接地，而正輸入將接收音頻信號。
4- GND
5- Vout引腳5是運算放大器的輸出。
6- Vs電壓電源引腳。
7- 旁路該引腳主要用于去除電源噪聲（噪聲防止被放大）。

技術指標
LM386N（“ N”表示對我們而言是首選的DIP封裝）有4種：LM386N-1，-2，-3和-4。“ 3”和“ 4”版本的輸出功率略高，“ 4”版本的輸出功率更高，這是因為它具有處理更多輸入電壓的能力（以更高的最低電壓要求為代價）。對于本文的其余部分，我將參考LM386N-1。
電源電壓（Vcc）：芯片需要最低4V的電壓才能運行，最高12V的電壓。
揚聲器阻抗：LM386主要設計用于4Ω揚聲器負載，但也額定用于8Ω和32Ω負載。
失真：在理想條件下，當在低額定功率下以6V功率驅動8Ω揚聲器時，總諧波失真（THD）為0.2％，總諧波失真（THD）接近最大功率約10％。
輸出功率：在理想條件下，您可以獲得約700mW的輸出功率，即0.7W。

★什么，不到一瓦呢？

盡管市場上對于揚聲器和放大器的功率輸出不滿意，但令人驚訝的是輸出功率高達1W。雖然您不會沉浸在震撼的低音中，但是1W的純凈功率足以驅動小型臺式計算機揚聲器和許多移動音頻應用。在耳機的世界中（揚聲器就在您的耳膜旁邊），您正在談論提高音量所需的幾十毫瓦的功率。
將輸出功率加倍可獲得3dB的聲功率。
這意味著50W和100W之間的差異為3dB。
100W和200W之間的差異... 3dB。
500W和1000W？仍然只有3dB！
因此，您很快就會得到收益遞減的趨勢，并且隨著功率的增加，感知到的量幾乎不會增加。

旁注：dB，功率和聲壓之間的關系很復雜，但是從本質上講，您需要將放大器功率增加四倍，以使聲壓加倍，這取決于聽眾的音量大小。
實際上，一些最著名的集成功率放大器（例如傳奇的NAD 3020)能夠向8Ω揚聲器提供“僅” 20W功率，按照當今的標準，市場營銷人士不愿為此做廣告。但是事實仍然是，在滿足基本功率要求以理想的音量驅動一組特定揚聲器之后，諸如頻率響應，總諧波失真和透明度之類的因素遠比原始功率重要。

簡單電路
為LM386構建基本功能電路非常容易。該原理圖是單聲道放大器，因此，如果要放大立體聲信號，則需要兩個電路（每個聲道和每個揚聲器一個）。

1.我們需要將音頻信號提供給放大器的+ Input（引腳3）。音頻信號也需要自己的接地路徑。此外，信號輸入和GND之間的一個高阻值電阻（原理圖中為10KΩ）用作下拉電阻，當未連接電源時將其驅動到地。如果沒有此電阻，則如果音樂播放器未連接，您將聽到嗡嗡聲/嗡嗡聲。
2.由于我們使用的默認增益為20x，因此引腳1和8保持懸空狀態。
3.在旁路引腳（7）和GND之間放置一個100uf的電容器，以防止某些電源噪聲被放大。
4。-輸入和GND引腳（2，4）連接到... GND :)
5.電源與并聯到GND的100uf去耦電容器一起饋入引腳6，以濾除低頻噪聲。
6.最后，來自引腳5的輸出被饋送到揚聲器，另外兩個與GND并聯的電容器是：一個0.1uf（100nf）的以濾除高頻噪聲，以及一個1000uf的電源電容器以進行濾波。

寫在測試的感想

插入舊的4或8Ω揚聲和音頻源，然后慢慢調高音量。試用不同風格的音樂，看看是否可以檢測到任何削波或噪音，尤其是在較高音量它比較明亮。
嘗試使用帶或不帶各種濾波電容器的電路，可以聽到一些差異。嘗試在引腳1和8之間添加10uf陶瓷電容器，以將增益從20倍增加到200倍。

實驗推力測試
在驅動8Ω虛擬負載時得到以下結果：
· 對于1kHz正弦波，削波之前的最大輸入為120mV RMS
· 輸出上約2.38V RMS
· 這意味著20倍增益（2380mv / 120mv = 19.83x）
· 707mW的輸出功率，大大超過了額定輸出。

總諧波失真：
通過頻譜分析儀在整個20Hz至20kHz音頻頻譜中運行電路，得到的總平均值為-35dBc，即THD（總諧波失真）為1.7％。并不是所有發燒友都想像的那樣，但您想想一片也就是一、二元的音頻電路，物有所值，聲音遠比你預想的要更好。

TDA2822也不錯，但從性價比和一些只是簡單應用來看，LM386依然會廉頗不老！！！

（新人一個，根據網上理解整理，整文有較大修改，只為51hei論壇，同時懇請各位老師指導）