LM386內(nèi)部電路原理及特點解析

　LM386是集成OTL型功放電路的常見類型，是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器;與通用型集成運放的特性相似，是一個三級放大電路：第一級為差分放大電路;第二級為共射放大電路;第三級為準互補輸出級功放電路。

1.引腳功能

① 1與8腳為增益調(diào)整端，當兩腳開路時，電壓放大數(shù)為20倍，當兩腳間接10uf容時，電壓放大倍數(shù)為200倍;

② 2腳為反相輸入端;

③ 3腳為同相輸入端;

④ 4腳為地端;

⑤ 5腳為輸出端;

⑥ 6腳為電源正端;

⑦ 7腳為旁路端;

⑧ 6腳與地之間接10uf電容可消除可能產(chǎn)生的自激震蕩，如無震蕩7腳可懸空不接。

引腳圖LM386的外形和引腳的排列如圖所示。

LM386外形和引腳排列

查LM386的datasheet，電源電壓4-12V或5-18V(LM386N-4);靜態(tài)消耗電流為4mA;電壓增益為20-200;在1、8腳開路時，帶寬為300KHz;輸入阻抗為50K;音頻功率0.5W。

2.內(nèi)部電路原理

LM386內(nèi)部電路原理如圖所示。內(nèi)部電路基于典型的音頻功率放大器配置，通常稱為Lin拓撲。盡管很老，但它仍然幾乎是無與倫比的，幾乎所有的固態(tài)功率放大器都遵循它。LM386 內(nèi)部電路分為輸入級，電壓放大器級(VAS)，輸出級(OPS)和反饋網(wǎng)絡(luò)：

LM386內(nèi)部電路原理

2.1輸入級

第一個模塊是PNP發(fā)射極跟隨器放大器(Q 1，Q 3)，它設(shè)置輸入阻抗并定義DC工作點，使輸入電壓離地升高，因此電路將接受負輸入信號至-0.4V。

兩個50k輸入電阻(R 1，R 3)都建立了到基極電流接地的路徑，需要將輸入耦合，以免干擾內(nèi)部偏置，因此輸入阻抗由這些電阻決定，并設(shè)置為50K。

電壓增益分析：

差分放大器長尾對(Q 2，Q 4)的增益由兩個增益設(shè)置電阻1.35K +150Ω(R5 + R5)調(diào)節(jié)。外部引腳1和8可以將增益從20(最小)調(diào)整到200(最大)。

可以在靜態(tài)條件下(未施加輸入信號)計算電壓增益，如下所示：

LM386的電壓增益分析

注意：

R4和R5兩端的電壓(Vdiff)只是差分輸入電壓(Vin)，因為LTP兩側(cè)的PNP晶體管(Q1，Q2，Q3和Q4)的基極-發(fā)射極壓降相同。

由Q5和Q6形成的電流鏡在LTP的兩側(cè)產(chǎn)生相等的電流。該電流標記為“ I”。

由于有電流鏡，通過R8的電流強度等于2I，而忽略了通過兩個15K電阻器(R6，R7)的電流(i7)，這兩個電阻與電路的其他部分相比具有較大的阻抗，從而：

在上圖中，很容易看出，如果i7 = 0，則：

所以：

該公式也可以用更通用的方式重寫為：

其中Z 1-5和Z 1-8是相應(yīng)引腳之間的阻抗。

沒有任何外部組件，其增益為Gv = 2x15K /(150 + 1350)= 20(26 dB)。

在引腳1和8之間使用一個電容器(或捷徑)，其增益為Gv = 2x15K / 150 = 200(46dB)。

　2.2電壓放大級

共發(fā)射極放大器(Q7)將低幅度輸入信號放大到直接耦合到輸出級的合適電平

2.3輸出級

它是AB類功率放大器，即推挽配置，其中每個晶體管都放大其對應(yīng)的半波。

由于PNP晶體管的增益差的，Q 9和Q 10是在一個化合物PNP晶體管配置，其中β TOTAL =β Q9 Xβ Q10

分頻器補償：

二極管D 1和D 2用于補償交叉失真。

實際上，在推挽拓撲結(jié)構(gòu)中，晶體管直到輸入信號開始超過其正向電壓(Vbe)時才開始導(dǎo)通，正向電壓(Vbe)是基極-發(fā)射極結(jié)上的電壓(通常約為±0.6 V) 。

為了抵消晶體管的最小導(dǎo)通限制(Vbe)，需要對它們施加偏置，以使它們的空轉(zhuǎn)電壓永遠不會低于正向電壓(Vbe)。一定數(shù)量的電流(稱為偏置電流)會不斷地饋入晶體管的基極，以確保它們保持導(dǎo)通的犧牲效率。

使用二極管被證明是最好的解決方案之一：它提供一個取決于溫度的壓降，并且通過將熱系數(shù)與晶體管相匹配，偏置電流可以保持相當穩(wěn)定。如果需要精確的熱跟蹤，則將二極管安裝在與功率晶體管相同的散熱器上。由于一個二極管通常是不夠的，因此放大器通常使用多個二極管結(jié)，在這種情況下為兩個。

2.4反饋網(wǎng)絡(luò)

經(jīng)由電阻R 8從輸出向發(fā)射極Q 4施加負反饋。該直流反饋的作用是將輸出直流偏置電壓穩(wěn)定到電源電壓的一半。

定性地，直流反饋的功能如下：如果由于某種原因Vo增大，則相應(yīng)的電流增量將流過R8并流入Q 4的發(fā)射極。因此，Q 4的集電極電流增加，導(dǎo)致Q 7的基極電壓正增加。這導(dǎo)致Q 7的集電極電流增加，從而降低Q 7的基極電壓，從而降低Vo。

　3.電路特點

(1)外接元件極少，不需要用輸入耦合電容;

(2)靜態(tài)功耗小，當電源電壓為6伏時，靜態(tài)功耗為24mw;

(3)負反饋電路在內(nèi)部，增益有兩種26db、46db可供選用;

(4)輸入級采用儀表用放大器的形式，帶有同相輸入和反相輸入兩個引腳。

以上就是LM386的引腳功能、電路原理分析以及特點介紹了。如果您正在尋找一種音頻放大器IC，可以使用電池為便攜式應(yīng)用供電以驅(qū)動8歐姆揚聲器，那么LM386可能是您的正確選擇。要驅(qū)動沉重的揚聲器，您必須使用功率放大器IC。

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編輯：黃飛

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