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在低电压消费应用的音频功率放大领域,LM386一直是一款备受关注的器件。近期不断有工程师在技术交流群里询问这款芯片的相关设计要点,因此今天就来详细剖析一下LM386的特性、应用及设计注意事项。
文件下载:LM386M-1 TR.pdf
LM386专为低电压消费应用设计,其内部增益默认设置为20,有效减少了外部元件数量,简化了设计流程。不过,如果在引脚1和8之间添加外部电阻和电容,增益可轻松提升至200,为不同设计需求提供了灵活的调整空间。而且,它的输入以地为参考,输出会自动偏置到电源电压的一半,这种特性在很多音频电路中都非常实用。
从功耗方面来看,当使用6V电源供电时,静态功耗仅为24毫瓦,非常适合电池供电的设备。比如在一些便携式音乐播放器中,就能显著延长电池的使用时间。此外,它还有着诸多优秀特性,如宽电源电压范围(4V - 12V或5V - 18V)、低静态电流(仅4mA)、电压增益范围从20到200可调节、具有自定心输出静态电压、低失真等,并且采用8引脚MSOP封装,减小了电路板的占用空间。
在使用时,我们必须了解其绝对最大额定值,以避免损坏芯片。例如LM386N - 1、-3和LM386M - 1的电源电压最大为15V,而LM386N - 4则可达22V。不同封装的最大耗散功率也有所不同,如LM386N为1.25W ,LM386M为0.73W等。另外,输入电压在±0.4V以内,储存温度范围是- 65˚C到 +150˚C ,工作温度为0˚C到 +70˚C ,结温上限为+150˚C 。在焊接时,对于小外形封装(SOIC和MSOP),气相焊接(60秒)温度为+215˚C ,红外焊接(15秒)为+220˚C 。
在电气特性方面,不同型号的工作电源电压有所差异,如LM386N - 1、-3、LM386M - 1、LM386MM - 1的工作电压范围是4 - 12V,LM386N - 4为5 - 18V。当电源电压为6V且输入为0时,静态电流典型值为4mA,最大值为8mA。以不同电源电压和负载电阻工作时,输出功率也不同,例如在电源电压6V、负载电阻8Ω、总谐波失真10%的条件下,LM386N - 1、LM386M - 1、LM386MM - 1的输出功率最小值为250mW ,典型值为325mW 。
在实际设计中,增益控制是一个关键环节。引脚1和8为我们提供了增益控制的途径。当引脚1和8开路时,内部的1.35kΩ电阻将增益设定为20(26dB);若在引脚1和8之间接入电容,绕过1.35kΩ电阻,增益可提升至200(46dB);要是在电容上串联一个电阻,增益就能在20到200之间任意调整。此外,还可以通过电容耦合一个电阻(或FET)从引脚1接地来实现增益控制。而且,我们还能在内部反馈电阻上并联额外的外部元件,以调整增益和频率响应,比如通过从引脚1到5串联一个RC电路(与内部15kΩ电阻并联)来补偿扬声器的低音响应。
对于输入偏置,芯片的两个输入通过50kΩ电阻偏置到地,输入晶体管的基极电流约为250nA,所以当输入端开路时,电压约为12.5mV。如果驱动LM386的直流源电阻高于250kΩ,额外的失调电压很小(输入约2.5mV,输出约50mV);若直流源电阻小于10kΩ,将未使用的输入端接地可保持低失调(输入约2.5mV,输出约50mV);对于介于两者之间的直流源电阻,可在未使用的输入端到地之间连接一个与直流源电阻值相等的电阻来消除多余的失调。当使用较高增益(绕过引脚1和8之间的1.35kΩ电阻)时,需要根据驱动输入的直流源电阻,用0.1µF电容或直接接地来旁路未使用的输入,以防止增益下降和可能的不稳定。
LM386的应用非常广泛,涵盖了AM - FM收音机放大器、便携式磁带播放器放大器、对讲机、电视音响系统、线路驱动器、超声波驱动器、小型伺服驱动器、电源转换器等领域。在一些典型应用电路中,如增益为20、200、50的放大器,低失真功率文氏电桥振荡器、带低音增强的放大器、方波振荡器以及AM收音机功率放大器等电路设计中,LM386都发挥着重要作用。不过在设计AM收音机功率放大器时,要注意将电源引线和电源地紧密绞合,扬声器引线和地也紧密绞合,使用带有3匝电线的铁氧体磁珠,并且所有元件要与芯片紧密布局。
各位工程师在使用LM386进行设计时,一定要结合实际的电路需求,灵活运用上述的设计技巧和参数,这样才能充分发挥出它的性能优势。你在使用LM386的过程中遇到过哪些问题呢?欢迎在评论区分享交流。
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