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1、电子线路课程设计基于 LM386 的简单功放系统设计一、 系统概述、设计思路功率放大器的作用是给音响放大器的负载（扬声器） 提供一定的输出概率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功放常见的电路形式有OTL （Output Transformer less）和 OCL(Output Capacitor less)电路。有用集成运算放大器和晶体管组成的功放，也有专用集成电路功放。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接电阻或电容，便可将
2、电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，工作电压范围宽,4-12V or 5-18V，在 6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW, 且外围元件少。设计功放电路由输入级、中间级和输出级三部分组成的：输入级是由100uF 的耦合电容及100k的电位器组成的，它具有隔直、调节音量及增益的作用；中间级是由集成运放LM386以及由 R1、RV4 、C2等组成的可调增益放大电路；输出级是由低通滤波器及扬声器组成的，其中L1 为高频扼流圈；由于该电路为双声道功率放大器，所以下部分电路与上部分电路完全对称，故电路原理同上。二、 系统组成与工作原理1、LM386
3、的工作原理LM386是一个单电源供电的音频功放，为美国国家半导体公司产品，采用8 引线双列直插封装和贴片式LM386 集成功率发达器的引脚排列引脚图1）LM386集成电路的引脚、功能及数据引脚 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10F。2） LM386功能框图LM386集成功放属于直接耦合的多级放大器结构，它是一个三级放大电路。2、功放电路图如下：如图，该电路是由输入级、中间级和输出级三部分组成的。输入级是由100F的耦合电容及100k的电位器组
4、成的，它具有隔直、调节音量及增益的作用。中间级是由集成运放LM386以及由 R1 、RV4 、C2等组成的放大电路。其工作原理如下：输入信号通过C1 耦合，由反相输入端输入运放，需要大增益时，将与 R1相邻的开关J2 闭合，集成运放5 输出端经过R1反馈到反相端，形成电压并联反馈。根据反相比例运算关系可知，当 RV1滑点在中点时， 放大倍数约为-50 。 当 RV1滑点在底端，运算放大器的输入端被短路，对低频信号来说负反馈增强，增益下降，反之亦然。 同时滑动RV1时还可调节输入电压，当RV1滑点在底端时，输入电压为零，此时增益也最小；当RV1滑点在顶端时，输入电压为输入音频交流电压，且此时增益
5、也最大。（此时应调节RV4使运放固有增益最大，约为200）当仅需要小增益时，将与 R1相邻的开关断开，靠运放固有放大增益放大，在 LM386的 1脚和 8 脚之间有一只外接可变电阻和电容，可调节可变电阻将电压增益调为任意值，直至200（反向放大） 。同时滑动RV1还可调节输入电压，当RV1滑点在底端时，输入电压为零，音量也为零；当RV1滑点在顶端时，输入电压为输入音频交流电压。输出级是由低通滤波器及扬声器组成的，其中 L1 为高频扼流圈。 当高频噪声被L1 扼制，通过 R2及 C5流入地线。低音频信号通过L1、 C6后，流经扬声器放出音乐。由于该电路为双声道功率放大器，所以下部分电路与上部分电
6、路完全对称，故电路原理同上。三、单元电路的设计与分析1、 输入级如图， 100F的耦合电容及100k的电位器起隔直、调节音量及增益的作用。对于音频信号3003.4KHz，100F的耦合电容阻抗为0.475.2. 2、中间级集成运放LM386以及由 R1、RV4 、C2等组成的放大电路。输入信号通过C1耦合，由反相输入端输入运放，当与R1相邻的开关闭合时，集成运放5 输出端经过R1反馈到反相端，形成电压并联反馈。根据反相比例运算关系可知，当RV1滑臂在中点时，如果放大倍数约为-50 ，则50 5KR1，可知R1 约为 250k，根据市场上电阻阻值有240k和 270k，同时为保证50 的增益，故
7、选择270k。当与 R1相邻的开关J2 断开时，在 LM386的 1 脚和 8脚之间有一只外接可变电阻和电容，可调节可变电阻将电压增益调为任意值，直至200。根据 LM386的资料，当1 脚和 8 脚之间什么都不接，放大增益为-20 ，当 1 脚和 8 脚之间接10F的电容，放大增益为-200，当1 脚和 8 脚之间有一只外接可变电阻和电容，可调节可变电阻将电压增益调为任意值，直至200。2、 输出级由低通滤波器及扬声器组成。其中 L1 为高频扼流圈。对于音频信号3003.4KHz， 1.0mH的线圈阻抗为1.921.3，对于 100KHz高频噪声， 1.0mH 的线圈阻抗约为630，故可选1
8、.0mH的线圈作为高频扼流圈。当高频噪声被L1 扼制，通过R2 后及 C5流入地线。 3003.4KHz 的低音频信号通过L1、R2后， C5的阻抗约为0.9911k，故只能流经C6，后经过扬声器放出音乐。另外C6 起隔直和耦合的作用：隔断直流电压，因为直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈，同时耦合音频的交流信号。3、 电源电源由 6V的直流电源供电， 此直流电源由220V交流电源经变压器输出6V的直流电压。开关可控制电源连接和断开。另外电源并接220F和 10nF 的电容，两个电容器可滤去变压器提供的直流电源中的纹波，使供给运放的6V电压保持恒定。四、元器件明细表元器件名称参数备注C1 100F
9、电解电容2 C2 220F电解电容3 C3 10F电解电容4 C4 10nF 1 C5 47nF 2 R1 270k2 R2 102 R3 10k可变电阻器4 L1 1mH 2 电源适配器220V 交流到 6v 直流1 LM386 2 开关3 五、调试所需的仪器设备仪表工具：万用表、手机、示波器、电烙铁、proteus仿真。六、设计的难点和可能出现的问题设计的难点在于使用两种增益对音频信号就行放大，当需要小增益时，可断开反馈电阻上的开关J2、 J3（与 R3 相邻的开关） ，用 LM386本身的放大增益进行放大，若需要大增益放大时，将LM386增益调至最大，同时将J2、J3 闭合，滑动音量调节
10、钮即可大范围调节输入电压及增益。第二个难点在于输出级，用高频扼流圈阻止高频信号通过，流入地线。可能出现噪声问题：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。因此需要注意以下几点：1、 在 PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386 。2、 同时地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。3、 另外选好调节音量的电位器也可以降噪，质量要稍微好点的，阻值10K最合适，太大也会影响音质。4、 需要加装第7 脚（ BYPASS ）的旁路电容。
11、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。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，因此增大这个电容的容值，可减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。5、仿真时输入幅度不能太大，否则输出波形易失真，范围调制20mV200mV 。七、出现的问题及解决方案1、调节不管用，经老师知道后知道是可变电阻悬空未接地，重新接地后，问题解决，音量大小调节很正常。2、焊工要提高，布线有些飞线，得到经验后明白布线要横直适宜。3、在输出接口以及电源接口上有待提高，插接不是很方便。八、预期达到的性能指标 输出功率
12、: 在 8负载上输出每路不少于0.5W的不失真功率，其相对应的音乐功率为1W 。频率响应频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz 。国际规定一般音频功放的频率范围是40-16 kHz 1.5dB。九、工与进度安排小组成员学号分工备注收集资料、设计电路、焊接、调试收集资料、分析电路、焊接、调试十、课程设计的感受经过这次课程设计，体验到了电子设计的快乐，当功放出现清晰的音乐后很有成就感，对于万能板的使用多了一些经验，在以后的设计上打下了基础，整个过程收获很大。十一、实物图片十二、献1、 模拟电路及技术基础，主编孙肖子，西安电子科技大学出版社，2008 年 1 月出版。2、LM386 音频功放电路http:/
