智能产品LM386音频放大电路的设计与制作

LM386音频放大电路的设计与制作

1、概述

1.1、音频功率放大器产品功能

音频功率放大器是通过功率放大器(简称功放)给音频放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。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地小，效率尽可能高。

1.2、性能指标

1.2.1、信噪比(S/N)

又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。 1.2.2、灵敏度

对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率, 在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。 1.2.3、阻尼系数

负载阻抗与放大器输出阻抗之比。使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低，仅零点几欧姆甚至更小，所以阻尼系数可达数十到数百。 1.2.4、动态范围

信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。 1.2.5、响应

频率响应：简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。 1.2.6、屏蔽

在电子装置或导线的外面覆盖易于传导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术。

1.3、生产成本

LM368音频放大电路的设计与制作

电路简单，成本不高。

1.4、应用领域

甲类功放失真最小，效率最低，发热最大。功率不易做的很大。乙类功放正负半周分别放大（推挽），引入多种失真，但效率高。甲乙类功放小信号时工作于甲类大信号时工作于乙类，兼顾失真和效率，是目前主流功放类型，合理设计电路精选元器件，可以做出很高的指标。丁类功放就是近年来兴起的数字功放，有极高的效率，也有相当高的技术指标，广泛用于小型电子产品中，比如汽车音响中。但丁类功放在音响发烧友中还没有得到普遍认可。

2、LM386介绍：

2.1、功能介绍

LM386 是专为低耗损电源所设计的功率放大器。它的內建增益为 20，透过 pin 1和 pin8 脚位间电容的搭配，增益最高可达 200。LM386 可使用电池为供应电源，输入电压范围可由 4V-2V，无作动时仅消耗 4mA电流，且失真低。

2.2、工作参数介绍（工作电流、电压、功率、阻抗、频率，可列表说明）

工作项目 电流 电压 功率 阻抗 频率 规格 4mA~8mA 4V~5V Min=250mW，Typ=325mW 测试环境 Vs=6V, Vin=0V VS = 6V, RL =8Ω, THD = 10% 2.3、内部电路分析

LM386内部电路原理图如图1所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，V1和V2、V4和V6分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；V3和V5组成镜像电流源作为V2和V4的有源负载；V1和V6信号从管的基极输入，从V4管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。

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使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，V7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。

第三级中的V8和V10管复合成PNP型管，与NPN型管V9构成准互补输出级。二极管V12和V11为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。 电阻R5从输出端连接到V4的发射极，形成反馈通路，并与R4和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。

图1

3、电路设计

3.1、原理图设计

3.1.1、设计功能要求

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地小，效率尽可能高，并以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。

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3.1.2、设计步骤

第一，依据功能想芯片，从而设计电路 第二，对芯片的性质，特性进行了解。 第三，用DXP软件画出电路原理图。 3.1.3、设计生成文件说明

LM386引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。

3.2 印刷电路板设计(PCB)

3.2.1、设计要求与说明

依照原理图，进行制作PCB 3.2.2、设计步骤

依照原理图，进行布线。 3.2.3、设计生成文件说明

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4、电路板制作

4.1实验室制作电路板工艺介绍

4.1.1、感光法的材料

敷铜板、透明菲林片、蓝色感光油墨、200目的网架、刮板一个、玻璃、蓝色环保蚀刻剂、显影剂、脱膜剂、UV紫外固化红油。 4.1.2、热转印法的材料

敷铜板、热转印纸、蓝色感光油墨、200目的网架、刮板一个、玻璃、蓝色环保蚀刻剂、显影剂、脱膜剂、UV紫外固化红油。

4.2实验室电路板制作步骤

1）打印电路板图

感光法采用激光打印机或喷墨打印机打印机，使用的打印纸是胶片。 热转印法采用激光打印机，使用的打印纸是白色的热转印纸。 2）感光

用两块玻璃将感光板和制版胶片夹在中间，保持平整，然后放置地日光灯下。静置时间一般在15--20分钟之间，感光时间与光照强度、与光源距离都有密切的关系。

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3）热转印

打开热转印机电源开关，并调节温度在180度左右，由于热转印机工作时需要预热5-10分钟，因此可以在热转印机预热期间按打印出来的PCB图对覆铜板进行卸料，如果发现覆铜板的点氧化，没有关系用砂纸打磨一下就可以了。 4）显影

将400克水与20克显影剂混合放置在一个显影塑料盒中，用筷子在水中不断的搅拌，待显影剂颗粒全部溶解后将已曝光的感光板放置其中，并不断的摇动感光板，仔细观察可以看到绿色油墨被慢慢的容解，并且不断有铜箔显露出来。并且线路也不断的显示出来。显影时间一般在5分钟左右即可。 5）腐刻

采用三氯化铁溶液作为腐蚀剂，10分钟左右，溶液浓度低时可能需要30分钟，甚至1个小时。如果有条件可以在腐蚀过程中不停地摇动覆铜板，这样可以加快腐蚀速度。 6）清洗

清洗前先同时用干净软油漆刷（1英寸宽的刷较好用）和压力约0.1Mpa[即1kg/每平方厘米]干燥的压缩空气清除电路板上的积尘。

清洗可用洗电路板的专用清洗液（俗称洗板水），此液可到专门店去买。如没有洗板水，可按如下操作：先用自来水冲洗，注意水流要柔，不能过猛，边冲边用软刷子仔细轻刷，电路板的两面均如是。

然后用软刷子沾上中性肥皂来仔细轻轻地清洗电路板的每一个地方，特别是跳线插，插槽的内侧和底部，

用四氯化碳则其效果清洗更嘉，不过这东西有毒，使用时必须小心，除非很必要，否则切勿使用。 7）打孔

打孔时要认真仔细，不要遗漏或错打孔。并且打孔的时候要注意安全，不要伤到自己和他人。

4.3电路板焊接

1）焊接技术的要领和步骤

电烙铁预热，大概7分钟左右。然后把锡条的一端放到要焊接的芯片的脚上，

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用电烙铁把它融化，形成一个类似于圆锥的焊点。但要注意的是，不要把焊点焊点粘在一起，不然会让粘在一起的脚形成短路的，从而不可以正常的完成电路要实现的目标。

2）本次焊接电路板过程的经验教训，心得体会。

要仔细查看焊点，看是否有虚焊现象。我检测电路时，发现我的电路有些地方是测不到电压的，后来问同学才知道，原来是自己焊板子的时候，不小心把两个临近的焊点焊在一起了，形成短路，故测不到电压。

5、电路板调试

1）调试步骤（断电检查、通电检查、信号调试） 2）注意事项

3）故障分析及处理方法

6、电路参数测试

1）集成电路电压测量（说明测量点、测量条件、测量结果、可列表说明）

测量点 （Vs= 5 V） pin 1 pin 3 pin 5 pin 6 pin 7 pin 8

电压（V） （测量条件Vin=0） 1.33 0.04 3.10 6.02 3.01 0 电压（V） (测量条件Vin=0.3v） 1.33 0.04 3.10 6.06 3.02 0.3 2）静态电流测试（说明测量方法、测量电路、测试条件、测试结果、可列表）

测量点 电源电流 负载电流

静态电流(mA) （Vs= 5 V、Vin=0） 0.37V/100欧姆 0 静态电流(mA) （Vs= 5 V、Vin=0.3V） 0.37V/100欧姆 2.6V/2根号2/8欧姆 3）电压增益测量（可用示波器测量） 测量条件 pin 1、pin 8开路

Gv = 20 lg（VOUT/Vin ）

Vin Vout （mv） （mv） 0.3V 1.5V 2V Av(电压放大倍数) 增益 （db） pin 1、pin 8 接1uF 0.08V 4）频率特性测试（可用示波器测量）

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测量条件 pin 1、pin 8开路 F1 = HZ F2 = HZ 测量条件 pin 1、pin 8接1uf F3 = 1.16K HZ F4 = 10.9K HZ

Vin Vout Av （mv） （mv） (电压放大倍数) Vin Vout Av （mv） （mv） (电压放大倍数) 1.8V 要求：给出4个频率点，分别找出pin 1、pin 8开路和pin 1、pin 8接1uf条件下，电压放大倍数最大值对应的频率，找出Q=0.707对应的两个频率（高频点和低频点），画出两个条件下的频率特性曲线。

5）不失真最大有效值输出功率测量（可用示波器测量，测量条件：Vs=5V，RL=8Ω）

测量条件 pin 1、pin 8开路 pin 1、pin 8接1uf

输出Vp-p（mv） POUT（mw） 5.4格*500mv(每格) 说明测量方法：输入正弦波信号，逐渐加大输入信号，值到输出波形产生失真，此时为最大有效值输出功率。

最大有效值输出功率计算公式：

U2?RL?VP?P??22????RL2

POUT7、总结：

本次产品设计制作的产品，各项指标性能在测试之后都达到预期的结果，并记录了相关的实验数据。由于提供方提供的电路板并没有符合我们的要求，所以要在原有的电路板上进行修改，在钻孔的时候要十分之小心，不然一块电路板就会报废了。当焊好电路板后，要连接手机进行测试，很多时候我们因为忽视了细节，可能会导致测试无法进行，所以我们要严格操作，避免不必要的重复操作。焊接的时候一定要留心，不要让电烙铁在电路板上挨太久以免烫坏板块。也不要焊错了地方，因为重新把元器件弄出来，很可能导致焊盘脱落失去作用。

8、心得体会

从最初文教授给我们这样一个《LM386音频放大电路设计》课程设计时，我们就马不停蹄地在想如何绘制电路，并和同学一起交流，在自己动手的过程中，

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不仅感受到一丝丝的成就感也体会到真正奋斗在一线研究所的技术人员的不易。这个课程设计也拓宽了我们丰富的专业知识。在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起来，并在过程中会遇到各种各样的问题，电路的连接提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。课程设计结束了，但从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会让我在今后的学习、工作、生活直接获益。设计过程，难免会遇到各种各样的问题，但是只要耐心去面对出现的问题，细心地检查找出问题所在，就做得出来的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这次课程设计让我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和细心。明白了遇到问题首先是要想方法解决，而不是放弃。

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课程论文成绩评定表

指导老师评语： 成绩评定： 指导教师签名： 年 月 日 9

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