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五月 24 2019

LM386的工作原理与特点

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LM386LM386美国国家半导体公司音频功率放大器10°Cto+70°C

  LM386是集成OTL型功放电路的常见类型,是一种音频集成功放,具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器;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。

LM386

  LM386

  1.引脚功能

  ① 1与8脚为增益调整端,当两脚开路时,电压放大数为20倍,当两脚间接10uf容时,电压放大倍数为200倍;

  ② 2脚为反相输入端;

  ③ 3脚为同相输入端;

  ④ 4脚为地端;

  ⑤ 5脚为输出端;

  ⑥ 6脚为电源正端;

  ⑦ 7脚为旁路端;

  ⑧ 6脚与地之间接10uf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。

  引脚图LM386的外形和引脚的排列如图所示。

LM386外形和引脚排列

  LM386外形和引脚排列

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

  2.内部电路原理分析

  LM386内部电路原理如图所示。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。尽管很老,但它仍然几乎是无与伦比的,几乎所有的固态功率放大器都遵循它。LM386 内部电路分为输入级,电压放大器级(VAS),输出级(OPS)和反馈网络:

LM386内部电路原理

LM386内部电路原理

  (1)LM386输入级

  第一个模块是PNP发射极跟随器放大器(Q 1,Q 3),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(R 1,R 3)都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,因此输入阻抗由这些电阻决定,并设置为50K。

  电压增益分析:

  差分放大器长尾对(Q 2,Q 4)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)。

  可以在静态条件下(未施加输入信号)计算电压增益,如下所示:

LM386的电压增益分析

LM386的电压增益分析

  注意:

  R4和R5两端的电压(Vdiff)只是差分输入电压(Vin),因为LTP两侧的PNP晶体管(Q1,Q2,Q3和Q4)的基极-发射极压降相同。

  由Q5和Q6形成的电流镜在LTP的两侧产生相等的电流。该电流标记为“ I”。

  由于有电流镜,通过R8的电流强度等于2I,而忽略了通过两个15K电阻器(R6,R7)的电流(i7),这两个电阻与电路的其他部分相比具有较大的阻抗,从而:

  在上图中,很容易看出,如果i7 = 0,则:

  所以:

  该公式也可以用更通用的方式重写为:

  其中Z 1-5和Z 1-8是相应引脚之间的阻抗。

  没有任何外部组件,其增益为Gv = 2x15K /(150 + 1350)= 20(26 dB)。

  在引脚1和8之间使用一个电容器(或捷径),其增益为Gv = 2x15K / 150 = 200(46dB)。

  (2)LM386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

  (3)LM386输出级

  它是AB类功率放大器,即推挽配置,其中每个晶体管都放大其对应的半波。

  由于PNP晶体管的增益差的,Q 9和Q 10是在一个化合物PNP晶体管配置,其中β TOTAL =β Q9 Xβ Q10

  分频器补偿:

  二极管D 1和D 2用于补偿交叉失真。

  实际上,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,正向电压(Vbe)是基极-发射极结上的电压(通常约为±0.6 V) 。

  为了抵消晶体管的最小导通限制(Vbe),需要对它们施加偏置,以使它们的空转电压永远不会低于正向电压(Vbe)。一定数量的电流(称为偏置电流)会不断地馈入晶体管的基极,以确保它们保持导通的牺牲效率。

  使用二极管被证明是最好的解决方案之一:它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。由于一个二极管通常是不够的,因此放大器通常使用多个二极管结,在这种情况下为两个。

  (4)LM386反馈网络

  经由电阻R 8从输出向发射极Q 4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。

  定性地,直流反馈的功能如下:如果由于某种原因Vo增大,则相应的电流增量将流过R8并流入Q 4的发射极。因此,Q 4的集电极电流增加,导致Q 7的基极电压正增加。这导致Q 7的集电极电流增加,从而降低Q 7的基极电压,从而降低Vo。

  3.电路特点

  (1)外接元件极少,不需要用输入耦合电容;

  (2)静态功耗小,当电源电压为6伏时,静态功耗为24mw;

  (3)负反馈电路在内部,增益有两种26db、46db可供选用;

  (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。

  本文总结了LM386的引脚功能、电路原理分析以及特点。如果您正在寻找一种音频放大器IC,可以使用电池为便携式应用供电以驱动8欧姆扬声器,那么LM386可能是您的正确选择。要驱动沉重的扬声器,您必须使用功率放大器IC。

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