Модуль усилителя на lm386. LM386: простой усилитель с регулировкой усиления до 74 дБ

alexxlabУсилител
Что такое LM386. Как работает усилитель на LM386. Какие возможности регулировки усиления у LM386. Как собрать простой усилитель на LM386 своими руками. Какие компоненты нужны для сборки усилителя на LM386.

Содержание

Что представляет собой микросхема LM386

LM386 — это популярная интегральная микросхема, предназначенная для построения маломощных аудиоусилителей. Данная микросхема обладает рядом преимуществ:

  • Малое количество внешних компонентов
  • Широкий диапазон напряжений питания (от 4 до 12 В)
  • Регулируемый коэффициент усиления
  • Низкий ток потребления
  • Выходная мощность до 1 Вт

Благодаря этим особенностям LM386 часто используется радиолюбителями для создания простых усилителей в портативных устройствах, радиоприемниках, интеркомах и т.д.

Принцип работы усилителя на LM386

Микросхема LM386 представляет собой дифференциальный усилитель с внутренней обратной связью. Упрощенная структурная схема LM386 показана на рисунке:

[Здесь была бы схема LM386]


Основные функциональные узлы LM386:

  • Входной дифференциальный каскад
  • Цепь внутренней обратной связи
  • Выходной каскад с компенсацией искажений
  • Схема смещения

Входной сигнал подается на неинвертирующий вход микросхемы (вывод 3). Коэффициент усиления задается резистором обратной связи между выводами 1 и 8. При замыкании этих выводов усиление составляет 20, а при подключении конденсатора может достигать 200.

Возможности регулировки усиления LM386

Одним из главных достоинств LM386 является возможность регулировки коэффициента усиления в широких пределах. Существует несколько способов изменения усиления:

  1. Базовый режим (усиление 20) — выводы 1 и 8 не соединены
  2. Режим с повышенным усилением (46 дБ) — между выводами 1 и 8 включен конденсатор 10 мкФ
  3. Регулируемое усиление — между выводами 1 и 8 включен переменный резистор
  4. Сверхвысокое усиление (до 74 дБ) — специальная схема включения с дополнительными компонентами

Какой метод регулировки усиления выбрать. Стандартное усиление 20 подходит для большинства применений. Если требуется большее усиление, можно использовать конденсатор между выводами 1-8. Плавная регулировка удобна при настройке. Сверхвысокое усиление полезно для очень слабых сигналов.


Схема простого усилителя на LM386 с усилением до 74 дБ

Рассмотрим схему усилителя на LM386, позволяющую получить коэффициент усиления до 74 дБ:

[Здесь была бы принципиальная схема усилителя]

Основные компоненты схемы:

  • Микросхема LM386
  • Резисторы R1-R4 для задания режима работы
  • Конденсаторы С1-С6 для фильтрации и развязки
  • Переменный резистор R5 для регулировки усиления
  • Динамик BA1 сопротивлением 8 Ом

Усиление регулируется в пределах от 20 до 5000 (74 дБ) с помощью резистора R5. При максимальном усилении возможно самовозбуждение, поэтому рекомендуется использовать стабилизированное питание.

Сборка усилителя на LM386 своими руками

Для самостоятельной сборки усилителя на LM386 потребуются следующие компоненты:

  • Микросхема LM386
  • Резисторы: 10 Ом, 2×4.7 кОм, 1 МОм
  • Конденсаторы: 2×100 нФ, 10 мкФ, 220 мкФ
  • Переменный резистор 10 кОм
  • Динамик 8 Ом
  • Макетная плата, провода, источник питания

Порядок сборки:

  1. Разместить компоненты на макетной плате согласно схеме
  2. Припаять резисторы и конденсаторы
  3. Установить микросхему LM386 в панельку
  4. Подключить питание и динамик
  5. Проверить работоспособность и отрегулировать усиление

При правильной сборке усилитель должен работать сразу после подачи питания. Рекомендуется начинать с минимального усиления, постепенно увеличивая его.


Как улучшить качество звучания усилителя на LM386

Хотя LM386 не является hi-fi микросхемой, существует несколько способов улучшить качество звука:

  • Использовать качественные компоненты (пленочные конденсаторы, металлопленочные резисторы)
  • Применить стабилизированное питание
  • Добавить фильтры для подавления ВЧ помех
  • Использовать качественный динамик или наушники
  • Экранировать входные цепи от наводок

Какие меры предпринять для улучшения звука. Самый простой способ — заменить электролитические конденсаторы на пленочные. Стабилизация питания поможет снизить шумы. Экранирование входных цепей защитит от помех. Качественный динамик раскроет возможности усилителя.

Популярные модули усилителей на LM386

На рынке представлено множество готовых модулей усилителей на основе LM386. Рассмотрим некоторые популярные варианты:

  • Миниатюрный усилитель на LM386 — компактная плата размером 37×41 мм
  • Стереоусилитель на двух LM386 — два независимых канала усиления
  • Усилитель с регулировкой тембра — дополнительные цепи коррекции НЧ и ВЧ
  • Усилитель с предусилителем — каскад на транзисторе для повышения чувствительности

Какой модуль выбрать. Миниатюрный подойдет для портативных устройств. Стерео — для воспроизведения музыки. С регулировкой тембра — для настройки звучания. С предусилителем — для работы со слабыми сигналами.


Области применения усилителей на LM386

Благодаря простоте и универсальности, усилители на LM386 находят применение во многих областях:

  • Портативные колонки и радиоприемники
  • Усилители для наушников
  • Интеркомы и домофоны
  • Игрушки со звуковыми эффектами
  • Усилители для датчиков и измерительных приборов
  • Учебные стенды и демонстрационные макеты

Где использовать LM386. В портативной технике LM386 позволяет получить достаточную громкость при низком энергопотреблении. В интеркомах обеспечивает разборчивость речи. В измерительных приборах усиливает слабые сигналы с датчиков. В учебных целях на LM386 удобно изучать основы усилительной техники.


⚡️Усилитель мощности на двух LM386

На чтение 5 мин. Опубликовано Обновлено

Как-то встретилась мне микросхема LM386N-1, и решил я попробовать построить на ее основе мостовой усилитель мощности по аналогии с [1, 2]. Сразу скажу, сделанный усилитель (рис.1) мне не слишком понравился: нижняя граница работы по напряжению питания — 4,5…5,0 В, наблюдается больший разброс параметров ИМС от экземпляра к экземпляру. Тем не менее, такой УЗЧ может найти применение в радиолюбительской практике.

umzch-na-dvuh-lm386Этот усилитель можно использовать, например, для усиления аудиосигналов от компьютеров, CD-дисководов, плееров, радиоприемников и т.п. С качественной акустической системой этот усилитель позволяет послушать музыку со всеми ее нюансами, так как имеет расширенную полосу воспроизводимых частот. Кроме того, УМЗЧ весьма экономичен (ток потребления без сигнала — около 10 мА, при выходной мощности 1 Вт — пара сотен миллиампер), а выделяемое тепло настолько мало, что позволяет обойтись без радиаторов. Усилитель компактный и легкий, что позволяет эксплуатировать его в походных условиях, питая от небольшой аккумуляторной батареи.

usilitel-moshhnosti-na-dvuh-lm386Емкость конденсаторов С1, СЗ, С4 можно выбирать в пределах 0,33…1,0 мкФ; С2, С5, С6 — 330…680 пФ; С11, С12—0,1…0,33 мкФ. Эти конденсаторы — неполярные, типа CAR, например, К17-10. Электролитические конденсаторы — типа К50, ЁСАР и т.п., их емкости: С7, С9 — 47…100 мкФ; С8, С10—100…220 мкФ. Конденсаторы фильтров в блоке питания (на схеме не показан) должны быть емкостью 0,1…0,47 мкФ (неполярные), 100…4700 мкФ (полярные). Увеличение емкости полярных конденсаторов фильтров полезно для улучшения воспроизведения низших частот ЗЧ диапазона. В схеме для защиты активных элементов от переполюсовки питания и развязки их друг от друга применены диоды VD1…VD3 типа КД522 или их зарубежные аналоги 1 N4148.

koefficient-usileniya-na-mikroshemeПостоянные резисторы в усилителе — МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 или их зарубежные аналоги. Подстроенные — СЗ-386 или SH-085. Переменный резистор R1 — СП-1 или ему подобный. Транзистор VT1 — КТ3102Е или его зарубежный аналог ВС547. Можно взять КТ3102 и с другой буквой, но тогда коэффициент усиления УЗЧ уменьшится. При некотором увеличении уровня шумов можно применить и КТ342. Микросхемы DA1 и DA2 —LM386N-1. Детали УМЗЧ размещаются на печатной плате, чертеж которой изображен на рис.2, а расположение деталей —на рис.3. Потенциометр R1 устанавливается вне платы, на стенке корпуса усилителя.

Наладка. Проверив правильность монтажа УМЗЧ, устанавливаем движок регулятора громкости R1 (рис.1) в нижнее (по схеме) положение, а подстроечных резисторов R5 и R6 — в средние положения. Включаем питание УМЗЧ. Подключив вольтметр постоянного тока на пределе измерения 3В к выходам (выводам 5) ИМС DA1 и DA2, вращением движка R5 устанавливаем нулевые показания вольтметра, т.е. балансируем выход усилителя по постоянному току. Далее включаем вольтметр переменного тока и подаем на вход УМЗЧ тестовый сигнал, например, синусоидальный частотой 1 кГц. Потенциометром R1 устанавливаем уровень выходного сигнала около 1 В и вращением движка R6 устанавливаем максимальное его значение (баланс по переменному току).

pechatnaya-plata-usilitelya-moshhnosti-lm386Коэффициент усиления УМЗЧ Ки регулируют резистором R6. Значения Ки при разных сопротивлениях R6 приведены в таблице. Нагрузку УМЗЧ составляют две соединенные последовательно динамические головки сопротивлением по 8 Ом. Головки следует правильно сфазировать. Если у выводов головок есть обозначения (“+” и “-“), то”-” одной головки соединяют с”+” другой, а оставшимися выводами акустическую систему подключают к выходу УЗЧ.

Мостовой усилитель позволяет вдвое увеличить выходную мощность по сравнению с УМЗЧ на одной ИМС. Кроме того, по сравнению со стандартной схемой включения здесь увеличен коэффициент усиления [1], а отсутствие на выходе УМЗЧ разделительного конденсатора позволяет получить линейную АЧХ в области нижних частот, а также более низкий уровень шумов и искажений за счет тщательной балансировки усилителя по постоянному и переменному токам.

Если на выходе источника сигнала имеется постоянная составляющая, на входе УЗЧ необходимо включить разделительный конденсатор емкостью 0,33… 1,0 мкФ. Проверка УМЗЧ проводилась в условиях сильных помех и наводок и показала, что усилителю необходимо увеличение “земляной” поверхности: соединение общего провода с крупными электропроводными массами, корпусами измерительных приборов, защитным заземлением и т.п. Рабочий диапазон усилителя по питанию составил 4,35…12 В.

О большом разбросе параметров доступных мне (из магазина радиодеталей) микросхем LM386N-1 говорит хотя бы тот факт, что при балансировке по постоянному току резистором R5 точка баланса получилась вблизи одного из крайних выводов потенциометра, а регулировка баланса по усилению с помощью R6 приводила в одном крайнем положении движка к возникновению генерации, в другом — к увеличению усиления УЗЧ с повышением уровня помех и искажений.

Так что есть смысл установить под корпуса ИМС панельки и подобрать микросхемы с наиболее близкими параметрами. Баланс по переменному току, конечно же, лучше оценивать визуально на экране осциллографа по минимальным искажениям выходного сигнала. Также осуществляется подбор сопротивления R2. Для настройки вместо него временно включается цепь из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 100 кОм и переменного сопротивлением 1,0…2,2 МОм, включенного реостатом (один из крайних выводов соединен с движком).

Устанавливаем движок резистора в положение максимального сопротивления, в разрыв цепи между диодом VD1 и резистором R3 включаем миллиамперметр с пределом 10…30 мА и включаем питание УМЗЧ. На выход усилителя параллельно головке ВА1 (или эквиваленту — резистору сопротивлением 16 Ом мощностью 2 Вт) подключаем вход осциллографа, а на вход УМЗЧ — источник синусоидального сигнала частотой 1 кГц.

Медленно уменьшаем сопротивление реостата и по стрелке миллиамперметра следим за появлением тока коллектора. Увеличивая этот ток до нескольких (2…5) миллиампер, наблюдаем уменьшение искажений синусоиды на экране осциллографа и добиваемся ее симметричного ограничения при увеличении амплитуды входного сигнала. Когда форма сигнала станет максимально неискаженной, выключаем питание УМЗЧ, выпаиваем временную цепочку резисторов, измеряем их общее сопротивление и на место R2 устанавливаем постоянный резистор найденного сопротивления.

Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания: чем оно больше, тем выше выходная мощность. При напряжении питания 12В можно получить выходную мощность не менее 1 Вт. Для обеспечения двухканального (стерео) звуковоспроизведения необходимы два таких усилителя. Более низкоомные динамические головки применять не стоит, поскольку усилитель, несмотря на увеличение выходной мощности, будет работать с ограничениями на сильных сигналах (возрастут искажения).

 

Миниатюрный усилитель на LM386 — kit набор


Простой миниатюрный усилитель построен на специализированной низковольтной микросхеме аудио-усилителе LM386 можно использовать в качестве маломощного усилителя для наушников. Это актуально в ситуации, когда сигнал с какого-то устройства, например, портативного проигрывателя или телефона недостаточно силён для раскачивания динамиков ваших наушников.

В данном конструкторе есть все необходимые детали вместе с печатной платой – остается только припаять электронные компоненты в просверленные отверстия, подать питания, аудио-сигнал и получить усиленный сигнал на выходе.
Миниатюрный усилитель на LM386 - kit набор
Естественно, данное устройство, основанное на миниатюрной микросхеме LM386 не сможет обеспечить высокое качество усиления, но и цена у него соответствующая. Питание по умолчанию подается через разъём 2,1 мм (можно и через PLS штыри), входное напряжение питание колеблется от 3 и до 12 В. В качестве источника питания можно использовать любое зарядное телефона, разъём USB или любой сетевой БП с минимальными пульсациями на выходе. Чуть ниже вы видите список всех компонентов, входящих в схему усилителя.
Миниатюрный усилитель на LM386 - kit набор
Данный усилитель по заявлению продавца способен “раскачивать” динамические головки мощностью от 0,5 и до 10 Ватт. Регулировка громкости осуществляется переменным резистором 100 кОм, подключенным по входу. Аналоговый сигнал подается через разъём аудио 3,5 мм или PLS штыри, снимается выходной усиленный сигнал с PLS штырьков. Размеры платы 37 на 41 мм. Светящийся красный светодиод свидетельствует о подачи питания на схему.

Стоимость: ~58