Усилитель LM386. Применение данной микросхемы будет оправдано при изготовлении небольших устройств с низким напряжением питания, например, усилитель для дверного звонка, карманных радиоприемников и т.д.
Простота применения LM386 обусловлена применением всего нескольких внешних деталей, позволяющих получить полноценный усилитель.
Микросхема LM386 представляет собой усилитель мощности для усиления слабых аудиосигналов при низком напряжении питания. Хотя по умолчанию коэффициент усиления LM386 установлен на уровне 20, он с успехом может быть увеличен почти в 10 раз, то есть до 200 путем подключения внешних элементов, а именно резистора и конденсатора к выводам 1 и 8.
Вход микросхемы LM386 работает относительно земли, в то время как выход автоматически смещен к половине напряжения питания.
Функциональная схема LM386
Назначение выводов микросхемы LM386
Размеры LM386
Усилитель LM386 выпускается в четырех модификациях. Первые три из них, а именно: LM386 N-1, N-2, N-3, обеспечивают очень низкое искажение и хорошо работают при напряжении питания в диапазоне от 4 до 12 вольт постоянного тока.
Четвертый тип, LM386 N-4 работает с рабочим напряжением от 5 до 18 вольт постоянного тока. Это крайние значения питающего напряжения, за пределами которого усилитель либо перестает работать, либо перегревается и выходит из строя.
Технические характеристики LM386
- Ток покоя (потребление тока, когда усилитель находится в режиме ожидания) составляет около 4 мА.
- Максимальная выходная мощность LM386 около 1,25 Вт при использовании динамика на 8 Ом.
- Коэффициент усиления по напряжению составляет от 20 до 200 (от 26 дБ до 46 дБ соответственно).
- Пропускная способность: 300 кГц при работе от 6 вольт питания
- Низкий уровень искажений: 0,2%
- Широкий диапазон напряжения питания: 4…12В или 5…18В
Далее рассмотрим применение LM386 в различных схемах аудиоусилителей.
Схемы включения усилителя LM386
На рисунке ниже показано типовое включение микросхемы LM386 из datasheet. В данном случае коэффициент усиления схемы ограничено до 20, поскольку к выводам 1 и 8 не подключены внешние элементы.
Данный коэффициент усиления (20) обеспечивается внутренними резисторами обратной связи на 1,35 кОм (к выводам 8 и 1) и 15 кОм (к выводам 1 и 5). Параллельное подключение внешних резисторов к данным резисторам приводит к изменению коэффициента усиления.
Формула расчета коэффициента усиления
Без каких-либо внешних компонентов усиление составляет 20:
А = 2 × 15000 / (150 + 1350) = 20
Конденсатор, подключенный между контактами 1-8 микросхемы, позволяет игнорировать резистор на 1,35 кОм, и следовательно коэффициент усиления будет:
А = 2 × 15000/150 = 200
Выход микросхемы подключен к громкоговорителю с помощью конденсаторного фильтра, который обычно используется в линейных усилителях. Переменный резистор на входе используется для настройки желаемого уровня громкости.
Вторая схема показывает, как можно повысить коэффициент усиления выше базовой установки (20) вплоть до 200 путем добавления конденсатора к контактам 1 и 8 микросхемы. Емкость конденсатора не должна превышать 10 мкФ.
Подбор коэффициента усиления в диапазоне от 20 до 200 может быть осуществлен, в том числе и с применением переменного резистора на 4,7 кОм, подключенного последовательно с конденсатором.
Избыток смещения может быть уменьшен путем соединения неиспользуемого вывода резистора с землей. Однако все вопросы смещения отпадают если активный вход соединен через конденсатор.
В варианте с коэффициентом усиления 200, необходимо соединить вывод 7 с помощью конденсатора емкостью 0,1мкФ с минусом питания для поддержания стабильной работы и предотвращения нелинейных искажений.
Простой, но интересный усилитель басов может быть получен путем подключения цепи из резистора и конденсатора к выводам 1 и 5
Скачать datasheet LM386 (211,2 Kb, скачано: 3 639)
Разделы сайта
DirectAdvert NEWS
Друзья сайта
Осциллографы
Мультиметры
Купить паяльник
Статистика
Собираем усилитель 1W на LM386.
Собираем усилитель 1W на LM386
В статье рассмотрен проект простого компактного и легкого для повторения усилителя на микросхеме LM386. Питание схемы осуществляется от однополярного источника питания, напряжение которого может лежать в пределах от 4 до 12 Вольт. Низкое потребление дает возможность применения данной схемы для конструирования аудио-устройств с питанием от батареек или малогабаритных аккумуляторов. Ток режима покоя составляет всего 4 мА.
При выборе LM386 внимательно смотрите с каким она индексом, микросхемы LM386N-1, -3, LM386M-1, LM386MM-1 имеют диапазон питающего напряжения 4. 12 Вольт, а у LM386N-4 питание может быть чуть выше: от 5 до 18 Вольт. Соответственно и мощность на выходе у них будет различна. Для справки смотрите таблицу электрических характеристик ниже:
Принципиальная схема усилителя 1W на микросхеме LM386 показана ниже:
Исходник печатной платы нам достался вот такой:
По этому рисунку была нарисована печатная плата в программе Sprint Layout. Расположение элементов на плате осталось неизменным, единственное отличие заключается в том, что мы не стали располагать на плате выключатель. При необходимости его всегда можно поставить в разрыв питающего провода, а место на плате немного экономится. Размер печатки получился 35 х 38 мм, фольгированный текстолит односторонний. Вид LAY формата платы следующий:
Фото-вид LAY формата:
Вторая версия печатной платы усилителя на LM386 LAY6 формата (размер 23 х 45 мм):
Amp_LM386 ver2_LAY
Amp_LM386 ver2_LAY_foto
Скачать принципиальную схему усилителя на LM386, datasheet LM386, а также два варианта печатных плат вы можете одним файлом с нашего сайта. Размер архива – 0,48 Mb.
Разговор пойдёт об очень распространённой интегральной схеме (ИС) звукового усилителя мощности LM386, производимой компанией National Semiconductor (сейчас полностью входит в состав Texas Instruments) [1] .
Действительно, напряжение питания микросхемы может быть в пределах 4…12 В, а потребляемый ток покоя составляет всего 4 мА, что является идеальным для большинства аудиопроектов, получающих питание от батарей. Усилитель развивает выходную мощность 0,5 Вт при напряжении питания 9 В и сопротивлении нагрузки 8 Ом. Если добавить, что Кус. этой интегральной МС может быть легко выбран от 20 до 200 с помощью двух внешних элементов, а её выходное напряжение автоматически устанавливается равным половине напряжения питания, то станет ясно, почему в течение многих лет эта микросхема сохраняет популярность.
Заголовок проекта отражает сказанное – как микросхема, так и наборы на её основе чрезвычайно востребованы радиолюбителями, в этом смысле аудиоусилитель LM386 действительно чемпион. См., например,
Предлагаю ознакомиться с возможностями массовой микросхемы LM386 и предложить мои варианты её применения.
Содержание / Contents
↑ Характеристики, функциональная схема и выбор внешних элементов усилителей на ИС LM386
Усилитель мощности звуковой частоты LM386 применяется в портативной радиоэлектронной аппаратуре.
Аналогом LM386 является KA386 фирмы Samsung, отечественный аналог – КР1438УН2. У российских любителей интегральная схема LM386 стала популярна с падением «железного занавеса», до этого времени тогда ещё советские электронщики облюбовали в качестве массового усилителя микросхему К157УД1, предназначенную для применения в аппаратуре магнитной записи.
На рис. 1 изображена функциональная схема LM386. На ней транзисторы структуры p-n-p VT1, VT2 и VT5, VT6 образуют дифференциальный усилитель, в котором каждый из входов соединён с общим проводом через резисторы R1 и R2, собственно и определяющие типовое входное сопротивление 50 кОм.
Нагрузкой дифференциального усилителя является токовое зеркало на транзисторах VT3, VT4, а выход (транзистор VT5) соединён с входом усилителя напряжения VT7, включённого по схеме с общим эмиттером. В цепь коллектора VT7 последовательно включены диоды VD1, VD2, служащие для создания смещения на базах выходного каскада, и источник тока Io.
Усилитель мощности работает в классе АВ и выполнен на транзисторах VT8 – VT10, включённых по схеме с общим коллектором, поэтому коэффициент усиления выходного каскада по напряжению близок к единице.
Обратите внимание, что для минимизации падения напряжения на транзисторах выходного каскада и получения максимальной выходной мощности в схеме не предусмотрены элементы защиты от перегрузок.
Резисторы R2 и R3 задают ток транзисторов дифференциального усилителя. Точка соединения резисторов R2 и R3 выведена на внешний вывод микросхемы (вывод 7), предназначенный для подключения внешнего фильтрующего конденсатора.
Эмиттеры транзисторов дифференциального каскада VT2 и VT5 включены несколько нестандартно: не соединены вместе, а содержат резисторы отрицательной обратной связи. Два из них — R4 и R5 последовательно включены между эмиттерами VT2 и VT5, а третий — R6, подключён к эмиттеру VT5 и выходу выходного каскада (эмиттеры VT8, VT9).
Коэффициент усиления по напряжению при таком включении равен удвоенному отношению сопротивления R6 к сумме сопротивлений резисторов, установленных между эмиттерами транзисторов VT2 и VT5 (R4 + R5):
Вывод эмиттера VT5 и точка соединения резисторов R4, R5 выведены на внешние выводы микросхемы (выводы 1 и 8 соответственно) и предназначены для установки требуемого коэффициента усиления, который может варьироваться в диапазоне от 20 до 200. Если закоротить выводы 1 и 8 по переменному току с помощью внешнего конденсатора, то в выражении (1) сопротивление внутреннего резистора R5 принимаем равным нулю, и полное усиление по напряжению составит 200.
Включив между выводами 1 и 8 последовательную цепочку, состоящую из резистора и конденсатора, можем варьировать коэффициент усиления от 20 до 200:
где Rвн – сопротивление внешнего резистора, кОм.
Ёмкость внешнего конденсатора Свн должна быть выбрана такой, чтобы в рабочем диапазоне частот его сопротивление переменному току было много меньше, чем Rвн. При Rвн=0 получаем Ku=200; при Rвн=∞ получаем Ku=20, а при Rвн=680 Ом коэффициент усиления Ku=50.
Для получения требуемой амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) можно включать комплексные элементы как между выводами 1 и 8, так и между выводами 1 и 5 микросхемы.
Элементы формирования требуемой АЧХ можно включать не только между указанными выводами, но и общим проводом [2]. Например, можно установить между выводом 1 и общим проводом цепочку, состоящую из оксидного конденсатора и внешнего резистора Rвн.
Интересно, что в этом случае удаётся получить коэффициент усиления порядка 70 дБ. При Rвн=4,7 Ом получаем Ku=70 дБ; при Rвн=15 Ом имеем Ku=60 дБ, а при Rвн=47 Ом коэффициент усиления составит Ku=50 дБ.
Такие схемы могут найти применение в высокочувствительных устройствах (приёмники прямого преобразования, сверхчувствительные микрофоны [3 — 5] и др.), при этом удаётся обойтись без дополнительного усилительного каскада на транзисторе, включаемого перед усилителем на микросхеме LM386.
↑ Усилительные схемы на ИС LM386
↑ Усилитель с коэффициентом усиления 200
Резистор R1 служит регулятором громкости, конденсатор C1 является фильтрующим. Конденсатор C2 шунтирует выводы 1 и 8 микросхемы DA1 по переменному току, благодаря чему достигается максимальный коэффициент усиления; конденсатор C4 служит для развязки по питанию, что важно в условиях работы с разряженной батареей, когда её внутреннее сопротивление увеличивается.
Цепочка C3, R2 предназначена для повышения стабильности при работе усилителя на ёмкостную нагрузку. Иногда её установкой пренебрегают, что не является преступлением, но нежелательно, поскольку может преподнести «сюрприз» в самый неподходящий момент. Нагрузка ВА1 подключена к выходу ИС через разделительный конденсатор С5.
↑ Усилитель с минимальным количеством внешних элементов и коэффициентом усиления 20
↑ Усилитель с коэффициентом усиления 50
По сравнению с предыдущей схемой добавлено три элемента: два конденсатора и резистор. В табл. 2 приведены значения резистора R2 для получения других коэффициентов усиления по напряжению.
↑ Усилитель с подъёмом низких частот
Примером усилителя, в котором производится формирование требуемой частотной характеристики, является схема, показанная на рис. 5.
Здесь усиление по напряжению изменено шунтированием внутреннего резистора обратной связи (R6), доступного через выводы 1 и 5 микросхемы LM386. Шунтирование цепочкой R2, C2 позволяет получить подъем частотной характеристики около 6 дБ на частоте 85 Гц, что может быть использовано для улучшения звучания малогабаритных акустических систем.
Коэффициент усиления по напряжению усилителя на частоте 1 кГц составляет Ku=10 (20 дБ).
↑ Принципиальная схема усилителя для АМ радиоприёмника
Сигнал со среднего вывода R1 поступает на неинвертирующий вход микросхемы DA1 через развязывающую цепочку – фильтр нижних частот R2, C2, устраняющий попадание остатков высокочастотного напряжения. Для этих же целей на выходе усилителя включена цепочка L1, C7. Дело в том, что усилитель на микросхеме DA1 довольно широкополосный (полоса пропускания составляет около 300 кГц) и без принятия подобных мер служит отличным источником радиоизлучений в длинноволновом и средневолновом диапазонах волн.
Резистор R3, включённый параллельно катушке L1, служит для устранения нежелательных резонансов в звуковом диапазоне частот. Коэффициент усиления по напряжению усилителя максимален (Ku=200).
Наряду с оксидным конденсатором С6 включён керамический конденсатор С5, используемый для высокочастотной развязки по цепи источника питания; не забыт в этой схеме и фильтрующий конденсатор, подключаемый к выводу 7 микросхемы (С3).
Катушка L1 представляет собой ферритовую бусинку с пропущенным проводом внутри (Ferrite Bead).
↑ Другие варианты применения микросхемы LM386
↑ Усилитель на LM386 с гнездом для подключения наушников
Второй конденсатор (С2), включённый между средним выводом R1 и неинвертирующим входом, в принципе не нужен, но такое схемотехническое решение устраняет шорохи при возможном плохом качестве переменного резистора, а также уменьшает смещение половинного напряжения на выходе усилителя.
Гнездо для подключения наушников включено через развязывающий конденсатор С5 таким образом, что при отсутствии штекера наушников подключён динамик ВА1, а при включении штекера – динамик отключается.
Назначение остальных элементов усилителя было рассмотрено выше. Коэффициент усиления по напряжению минимален (Ku=20).
↑ Переговорное устройство на LM386
Устройство позволяет организовать проводную связь между двумя абонентами. Дальность связи достигает нескольких сотен метров.
Область применения этой конструкции: связь между двумя абонентами, игры и т. п. Усилитель с динамической головкой ВА1 располагается на основном пункте связи, а другая динамическая головка – на удалённом пункте связи. Соединение основного и удалённого пунктов связи выполняют многожильным телефонным двухпроводным кабелем. Конструкция питается от батареи напряжением 9 В типа «Крона».
↑ Генератор синусоидальных сигналов с малыми искажениями на LM386
Чаще всего выбирают R1=R2 и C1=C2, при этом выражение упрощается:
Вторым требованием является то, что коэффициент отрицательной обратной связи усилителя должен быть равен точно 1/3 [6]. При указанных условиях в схеме возникают незатухающие колебания. Если этот коэффициент меньше 1/3, амплитуда колебаний будет быстро увеличиваться со временем, пока выходное напряжение не превратится в меандр.
Если коэффициент отрицательной обратной связи более 1/3, амплитуда колебаний через некоторое время будет стремиться к нулю. Ясно, что установить идеальное значение коэффициента можно, если применить систему автоматической регулировки амплитуды.
Для этого предусмотрена цепь отрицательной обратной связи R3, HL1, которая так воздействует на коэффициент усиления, чтобы амплитуда колебаний стабилизировалась при весьма малых нелинейных искажениях (порядка 0,05%).
Если выходное напряжение генератора по каким-либо причинам увеличивается, увеличится и ток через R3, а также напряжение на нелинейном элементе – лампе накаливания HL1. Нить лампы накаливания разогреется, и её сопротивление увеличится, что приведёт к уменьшению глубины отрицательной обратной связи и уменьшению напряжения на выходе генератора. При уменьшении выходного напряжения генератора процессы происходят в обратном направлении, в результате обеспечивается автоматическая стабилизация коэффициента усиления.
При указанных на принципиальной схеме значениях элементов частота генерируемых колебаний составляет 1 кГц, а амплитуда – около 2 В эфф.
↑ Генератор прямоугольных импульсов на LM386
Усилитель DA1 играет роль компаратора. Положительная обратная связь реализуется с помощью делителя R1, R2, подключённого к неинвертирующему входу усилителя. Коэффициент обратной связи Kос=R2/(R1+R2). В состав отрицательной обратной связи включена интегрирующая цепь R3, C1.
Период колебаний генератора для симметричных сигналов прямоугольной формы составляет:
При Кос=0,462 формула упрощается:
Максимальная частота генерируемых схемой колебаний ограничена скоростью нарастания выходного напряжения усилителя DA1.
↑ Универсальный усилитель на ИС LM386
↑ Детали универсального усилителя и монтажная плата
Применены резисторы типа МЛТ, МОН, С2-33Н мощностью 0,25 или 0,125 Вт. Конденсаторы керамические КМ-5, КМ-6, К10-17, К10-47, а также плёночные К73-9, К73-17 или К73-24; оксидные конденсаторы К50-35. Динамическая головка – широкополосная, с сопротивлением 8 Ом, мощностью 0,5…3 Вт, например 1ГДШ-6-8. Все детали могут быть заменены импортными аналогами.
Для экспериментов с усилителем подходит лабораторный источник питания на основе аккумуляторной батареи [8].
Микросхема LM386 позволяет собрать множество надёжных конструкций, в которых нужна небольшая выходная мощность.
В настоящее время появились достойные преемники LM386, содержащие минимум навесных элементов. К ним можно отнести LA4525, LA4534 фирмы SANYO, выпускаемые в корпусе DIP8 или MFP105 под поверхностный монтаж; AP4890, TDA7050, TDA7052, KA2209, КР174УН31 и др. [9 — 11].
↑ Файлы
Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.
—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»
↑ Список источников
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому — радиоинженер, к.т.н.
Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.
