LM386功放论文

题目名称：lm386应用电路

北方民族大学电信学院马学强苏向阳胡发强

摘要：本系统以CW317和LM386为核心，设计出2—24V的可变直流稳压电源和立体音频功率放大器。220V交流电压经过变压器、全波整流电路、滤波电路和稳压电路变成可为功放电路提供合适的可变直流稳压电源，以达到功放最佳效果。输入的音频信号经LM386集成功放放大后，经过电容滤波，得到增益为50dB，带宽为300KHz的放大音频信号，推动扬声器将声音重放。

关键词：CW317 LM386 音频放大立体声

Abstract: This system to CW317 and LM386 as the core, design of 2-24V dc

voltage stabilizer and three-dimensional variable audio amplifier. 220V voltage transformer, through rectifier circuit voltage circuit, the power circuit can become provide appropriate variable dc voltage stabilizer, in order to achieve the best effect of power. The audio signal input by LM386 integrated amplifier amplification, after capactance filtering, gain for 50dB, 300KHz bandwidth for promoting the amplification audio signal, speaker will sound reproduction.

目录

1 引言………………………………………………………………………………..

2 方案论证与比较…………………………………………………………………..

2.1电源的比较与选择…………………………………………………………..

2.2功放电路的比较与选择……………………………………………………..

3 系统设计………………………………………………………………………….

3.1总体设计……………………………………………………………………

3.2单元电路设计………………………………………………………………

3.2.1 电源电路设计……………………………………………………………….

3.2.1.1 变压、整流部分…………………………………………………..

3.2.1.2 滤波部分……………………………………………………………

3.2.1.3 稳压部分……………………………………………………………

3.2.2 功率放大器电路设计…………………………………………………….

3.2.2.1 LM386内部原理图………………………………………………...

3.2.2.2 LM386的引脚图……………………………………………………

3.2.2.3 LM386的功能原理………………………………………………... 4系统测试…………………………………………………………………………. 5总结………………………………………………………………………………. 附录：…………………………………………………………………………………

附1：元器件明细表：…………………………………………………………..

附2：仪器设备清单……………………………………………………………..

附3：电路图图纸………………………………………………………………..

1引言

伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。本文应用了目前流行的基于LM386的集成功放来完成音频信号的放大。

2方案论证与比较

2.1 电源的比较与选择

方案一、用开关稳压电源给功放供电，此方案能够完成本作品电流源的供电，但开关电源比较复杂，而且体积也比较大，制作不便，因而此方案难以实现。

方案二、用78系列固定式三端稳压器件，通过全波整流，然后进行滤波稳压。此电源输出电压固定，虽然一定程度上满足本作品电源的供电，但考虑到功放工作在最佳效果所需电压和功率匹配达到最大这两方面时，固定式电源就很难满足要求。电路图如图2-1-1：

图2-1-1 78系列稳压电路图

方案三、用CW317可调式三端稳压器，此法也是通过全波整流，然后进行滤波稳压。电源部分由于要给功放电路提供大小合适的功率，因此必须采用功率可变器件，以达到功放的最佳效果和最佳功率匹配。为了尽量减少输出电流的纹波，要求供电源要稳定，因此采用隔离电源。此方案输出电流精度高，而且电流可变，能满足题目要求，而且简单实用，易于自制，故选用方案三。

电路图如图2-1-2:

图2-1-2 CW317可调稳压电路图

2.2 功放电路的比较与选择

方案一、甲类放大器，这种功放的工作原理是输出器件（晶体管或电子管）始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内输出器件始终有电流连续流动，这种放大器失真小，但效率低，约为50%，功率损耗大，一般应用在家庭的高档机较多，一般不用于中低档机中。其输出原理图及输出波形如图2-2-1：

图2-2-1

方案二、乙类放大器，两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另半个周期内截止。该机效率较高，约为78%，但缺点是容易产生交越失真（两只晶体管分别导通时发生的失真）。

图2-2-2

方案三、甲乙类放大器，这种放大器同乙类放大器电路一样，也是用两只三极管分别放大输入信号的正、负半周，但给两只三极管加入了很小的静态偏置电流，以使三极管刚刚进入放大区。由于给三极管所加的静态直流偏置电流很小，所以在没有输入信号时放大器对直流

电源的消耗比较小(比起甲类放大器要小得多)，这样具有乙类放大器的省电优点，同时因加入的偏置电流克服了三极管的截止区，对信号不存在失真，又具有甲类放大器无非线性失真的优点。所以，甲乙放大器具有甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点，同时克服了这两种放大器的缺点，所以被广泛地应用于音频功率放大器电路中，我们选用此类功率放大器。如图2-2-3.

图2-2-3

3系统设计

3.1 总体设计

220V交流电压经过变压器、全波整流电路、滤波电路和稳压电路变成可为功放电路提供合适的可变直流稳压电源，给LM386（LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。）功率放大电路供电。从音频设备发出的音频信号分左声道和右声道信号，分别输入功率放大器的输入端。输入的音频信号经LM386集成功放放大后，经过电容滤波，得到增益为50dB，带宽为300KHz的立体声放大音频信号，推动扬声器将声音重放。同时在输入端并接静噪控制电路，当静噪电路输入高电平时，无论输入信号多强功率放大器都不会输出放大音频信号，从而达到了静噪功能。在输入放大电路中接上电位器，可以根据需要调节电位器来调节音量的大小。

系统框架图如图3-1：

图3-1 系统框架图

3.2 单元电路设计

3.2.1 电源电路设计

3.2.1.1 变压、整流部分

通过变压器将220V 交流市电变为所需交流电压，再利用二极管的单向导电性将交流电变换成单行脉动的直流电压。电路图如3-2：

图3-2

+

-

u O

T

+ -

u 1 i O

其输出电压U0与输入电U2压关系：U0=0.9U2

负载直流电流：I0=U0/RL

3.2.1.2 滤波部分

整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。

本系统采用电容滤波，电路图如3-3：

其输出特性为：U0=1.2U2

图3-3

3.2.1.3 稳压部分

滤波以后虽然纹波因数大大减小,但输出电压还不够稳定,主要是当负载电流或电网波动时,输出电压会随之发生变化。为此还需要加稳压措施。本系统采用集成可调式三端稳压器来进行稳压。可调式三端稳压器,能输出连续可调的直流电压。其中，CW317系列稳压器输出连续可调的正电压，CW337系列稳压器输出连续可调的负电压。稳压器内部含有过流、过热保护电路。

其典型电路如图3-4所示：

R1与RP1并联组成滤波电路，以减小输出的纹波电压。二极管D的作用是防止输出端与地短路时，损坏稳压器。

输出电压公式为 Uo ＝1.25（1＋R2/R1）

图3-4 3.2.2

功率放大器电路设计

3.2.2.1 LM386内部原理图

LM386原理图如图3-5所示

图3-5

与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，T1和T3、T2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T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输

o

-U

入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。

第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。

3.2.2.2LM386的引脚图

它的外形和引脚排列示意图如图3-6所示。

引脚2：反相输入端；

引脚3：同相输入端；

引脚4：接地端；

引脚5：输出端；

引脚6：工作电源引入端；

引脚1与8：电压增益设定端；

引脚7与地之间串接旁路电容，旁路电容容

值一般取10μF。

图3-6

3.2.2.3LM386的功能原理

LM386的电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200dB；在1、8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。

尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。

1、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。因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还会带来好处--噪音减少，何乐而不为？

3、选好调节音量的可变电位器。质量太差的不要，否则受害的是自己的耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质。

4、尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“＋”、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。

5、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致，这个电容不可少！

6、减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直+ 耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率提高。分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适。

4系统测试

结果分析：由以上数据可知，当可变电源提供6V电压时功率放大器放大功率为最大。右声道功率约小于左声道功率，这可能是电路误差或测量误差所致，但不影响总体系统性能。总体效果都比较好。

5总结

在本次电子制作过程中，从构思到准备到作品的成型，其间经历了多次的失败与坎坷。但经过小组的共同努力协作，最终完成了作品并达到预期的功能。这次设计使我们懂得了自学能力和团队合作的重要性。也充分锻炼了自己动手实践的能力，使我们受益匪浅。

参考文献：

《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年；

《模拟电子线路基础》，吴运昌著，广州：华南理工大学出版社，2004年；

《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，1997年；

中国知网https://www.wendangku.net/doc/e12372513.html,

附录：

附1：元器件明细表：

1、CW317

2、LM386

3、喇叭

4、二极管

5、电容

6、电阻

附2：仪器设备清单

1、音频信号发生器（收音机）

2、数字万用表

3、失真度测量仪

4、数字示波器

5、稳压电源

附3：电路图图纸

电源系统

功率放大电路