TEM G3101: LM386音频放大

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G3101是使用 国半LM386 做的音频放大器。 LM386具有200倍电压放大能力,6v供电时能在8ohm负载上提供250mW的输出,足够驱动扬声器发出响亮的声音。 LM386放大器几乎是每个模拟电路爱好者做的第一个电路,也往往是业余电台爱好者做每一个收发信机时开始的部分。

尽管LM386已经相当老了,尽管对LM386有很多批评性的意见,比如THD不够好,比如功率不够大,比如静噪控制不方便, 但是LM386仍然具有顽强的生命力:价格便宜量又足,大家都用它。 其它可选的型号也都有各自的问题:大多数新的芯片都是低压(3.3-5v)供电,在12v供电的收发信机中反而不方便; 大多数新的芯片采用BTL输出,输出的两个引脚都不能接地,而收发信机需要接地的金属外壳,这使得音频输出插座不好安排; 还有一些时代介于LM386和TI的新芯片之间的,如TDA2822,则往往是双声道的,要不浪费一个声道,要不接成BTL,一样有接地的麻烦; 还有一些大功率的芯片,则往往外围电路复杂。 结果,尽管LM386最老,仍然是大众的首选。

G3101就是最基本和经典的LM386应用电路,电路太简单了,我们可以直接看着PCB的照片来解释: 12v电源从J5进来,插座的左边是电源正极。R1和D1构成了电源指示。C7和C1是电源上的去耦电容。

输入部分有点复杂,J1输入的信号经过C2给电位器R2,R2分压后的信号经过R4和C6构成的基本低通回路进入LM386的正输入端,低通的转折频率设计为3kHz。 LM386的负输入端则接到了J4的上端,J4的另一端接地。如果把G3101用做单端输入的电路,那么J4那里插一个短路帽就可以了。 而如果想要把LM386接成共轭输入方式的,则可以不接C6、R4和R2,在C2和C6之间短接就可以了。 J4标着MUTE,是因为如果把J4,也就是LM386的负输入端接到电源上,则可以使LM386噤声,实现静噪。

LM386的输出经过R3、C4和C5构成的回路接到耳机插座和J3上。

C3用来控制LM386的增益:不接C3时的增益是20倍,接上则有200倍增益。C8是LM386内部的去耦电容。

PCB右下方的GND,是用来插入一条折起来的引脚,构成一个环。可以用来插万用表表笔的地笔,或夹示波器探头的地鳄鱼夹。

我们对G3101做了简单的频率响应测试,大致的曲线如下图,其结果基本满足我们的设计。 图中横轴是频率,单位为百Hz。纵轴是输出电压值。 测试时,电源电压为12v,输入信号为10mV,R2位于30%左右的位置,负载为8ohm扬声器。 如果不需要对3kHz以上频率的衰减,可以把C6去掉。

另外,对G3101的测试还表明,输入信号不应超过15mV。 在12V供电时,当输入15mV信号时,输出达到1W,消耗电流150mA,芯片已经开始发热了。 输入超过15mV时,电流和发热都迅速增加,THD升至5%以上。


元件清单

编号 元件 封装及元件标注
U1 LM386 SO-8
R1, R4 4.7k 0603 472 (PCB上误标为473)
R2 10k
R3 10ohm 0603 100
C1, C5 47µF/16v B型 476C (PCB上误标为107)
C2 1µF 0603
C3 10µF/10v B型 106A
C4, C8 0.1µF 0603
C6, C7 0.01µF 0603
D1 LED 0805
J1, J3, J4, J5 2脚插座 XH-2P
J2 立体声耳机插座

套件

套件的内容:

  1. PCB
  2. LM386
  3. 0603电阻 100,472各三个
  4. 0603电容 103,104,105各三个
  5. B型电容 106一个,476两个
  6. 0805LED一个
  7. 10k电位器一个
  8. 耳机插座一个
  9. 2脚插座四个
  10. 连接线三根
  11. 铜柱和螺丝四个
  12. 跳线帽一个