音频放大器 LM386 全揭秘:从引脚到电路原理及独特优势

出处:网络整理 发布于:2025-07-10 15:53:54 | 482 次阅读

LM386 作为集成 OTL 型功放电路的常见类型,是一款颇具特色的音频集成功放。它具有自身功耗低、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,与通用型集成运放的特性相似,是一个三级放大电路,第一级为差分放大电路,第二级为共射放大电路,第三级为准互补输出级功放电路。

一、引脚功能


① 1 与 8 脚为增益调整端,当两脚开路时,电压放大倍数为 20 倍;当两脚间接 10μF 电容时,电压放大倍数为 200 倍。这一设计使得用户可以根据实际需求灵活调整放大器的增益,以适应不同的音频信号处理要求。
② 2 脚为反相输入端,用于输入与输出信号相位相反的音频信号。
③ 3 脚为同相输入端,输入的音频信号与输出信号相位相同。
④ 4 脚为地端,为整个电路提供稳定的参考电位。
⑤ 5 脚为输出端,经过放大处理后的音频信号从这里输出。
⑥ 6 脚为电源正端,为芯片提供工作所需的电源。
⑦ 7 脚为旁路端,在 6 脚与地之间接 10μF 电容可消除可能产生的自激震荡,如无震荡 7 脚可悬空不接。

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

二、内部电路原理


LM386 内部电路基于典型的音频功率放大器配置,通常称为 Lin 拓扑。尽管该拓扑结构较为经典,但它在音频放大领域仍然具有不可替代的优势,几乎所有的固态功率放大器都遵循这一拓扑结构。其内部电路分为输入级、电压放大级、输出级和反馈网络。


  1. 输入级:第一个模块是 PNP 发射极跟随器放大器(Q1,Q3),它设置输入阻抗并定义 DC 工作点,使输入电压离地升高,因此电路将接受负输入信号至 - 0.4V。两个 50k 输入电阻(R1,R3)建立了到基极电流接地的路径,需要将输入耦合,以免干扰内部偏置,所以输入阻抗由这些电阻决定,并设置为 50K。差分放大器长尾对(Q2,Q4)的增益由两个增益设置电阻 1.35K + 150Ω(R5 + R5)调节。外部引脚 1 和 8 可以将增益从 20(最小)调整到 200(最大)。在静态条件下(未施加输入信号),可以通过特定公式计算电压增益。
  2. 电压放大级:共发射极放大器(Q7)将低幅度输入信号放大到直接耦合到输出级的合适电平,为后续的功率放大做好准备。
  3. 输出级:它是 AB 类功率放大器,采用推挽配置,其中每个晶体管都放大其对应的半波。由于 PNP 晶体管的增益差异,Q9 和 Q10 采用化合物 PNP 晶体管配置,其中 βTOTAL = βQ9 × βQ10。为了补偿交叉失真,使用了二极管 D1 和 D2。在推挽拓扑结构中,晶体管直到输入信号开始超过其正向电压(Vbe)时才开始导通,为了抵消晶体管的最小导通限制(Vbe),需要对它们施加偏置,使用二极管可以提供一个取决于温度的压降,并且通过将热系数与晶体管相匹配,偏置电流可以保持相当稳定。如果需要精确的热跟踪,则将二极管安装在与功率晶体管相同的散热器上。
  4. 反馈网络:经由电阻 R8 从输出向发射极 Q4 施加负反馈。该直流反馈的作用是将输出直流偏置电压稳定到电源电压的一半。当输出电压 Vo 由于某种原因增大时,相应的电流增量将流过 R8 并流入 Q4 的发射极,导致 Q4 的集电极电流增加,进而使 Q7 的基极电压正增加,Q7 的集电极电流增加,最终降低 Q7 的基极电压,从而降低 Vo,实现了输出电压的稳定。

三、电路特点


(1) 外接元件极少,不需要用输入耦合电容,这大大简化了电路的设计和布局,降低了成本和电路板的空间占用。
(2) 静态功耗小,当电源电压为 6 伏时,静态功耗为 24mW,适合用于对功耗要求较高的便携式音频设备。
(3) 负反馈电路在内部,增益有两种 26dB、46dB 可供选用,方便用户根据不同的应用场景选择合适的增益。
(4) 输入级采用仪表用放大器的形式,带有同相输入和反相输入两个引脚,提高了输入信号的抗干扰能力和信号处理的灵活性。
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