1、LM386 音频放大电路的设计与制作摘要：音频放大器已经快有一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器，进入 21 世纪以来，各种电子设备发展日新月异，特别是便携式电子设备的发展，手机、MP3 等电子设备都需要音频输出，也就是说他们都需要用到音频放大器，就现在音频放大器的发展方向来说，主要是追求更加低功耗、高保真、高效率，在不久的将来，音频放大器的发展将更加迅捷，更加多元化。关键字：音频放大 原理 设计前言音频放大器的应用几乎遍及人们的生活，从便携式通信器材到家庭娱乐设备，各种广播设施等都毫不例外地需要用到音频放大，音频放大的各种参数直接影响其输出的效果，在本次设计中都要充
2、分考虑各种参数的影响，实现在最大输出情况下的高保真输出，通过理论研究和实验操作去了解音频放大器的工作原理和 LM386 芯片的各项电子特性，以及整体设计对实验效果的影响。1、 产品介绍1.1 音频放大器的产品功能音频放大器的功能主要是实现音频信号的放大输出，实现在最低功耗下的最大功率输出，并且输出信号要尽可能不失真，如通过小喇叭输出音乐信号时要清晰，尽可能与歌曲原音质相符。该设计中主要实现音频信号的输出，整体电路正常工作，实现信号的高保真输出。1.2 性能指标该音频放大器设计的性能指标主要有以下几点：一、整体电路工作正常，没有短路或者断路的情况，二、可以实现信号的输出，三、各项电路参数正常（在
3、下文中有详细介绍） 。1.3 生产成本该设计的成本相对较低，适合用于学生作为平时的电路设计，表 1 音频放大器所要用到的所有的元器件的价格参考表。元器件名称 参考价格（单位：元） 所需数量（单位：个）焊接空板（单面板） 6 1LM386 0.60 1耳机插孔 0.25 1电源插口 0.25 1自锁开关 8*8 0.30 1电解电容 25v10uf 0.10 2电解电容 25v220uf 0.30 2瓷片电容 104 0.05 2IC 座 0.10 1变位器 3382 0.20 1电阻 0.10 1表 1以上是音频放大器设计所要用到的所有元器件，总价为 8.25 元/套，加上运费应该在 10 元
4、/套上下。工业级的音频放大器的价格会稍贵，因为其采用的各种元器件的质量会好点，精度也相对高，一个普通的音频放大集成电路的价格会去到 15-50 元之间。注：以上资料来自深圳育松电子元件有限公司。1.4 应用领域音频放大器的应用领域有很多，在通讯器材方面的有手机、家庭电话、对讲机等，电子娱乐器材方面的有音响、MP3、整体耳机等，另外，音频放大器也应用于交通、航空还有安保等各个领域，在不同的领域音频放大器的应用都是随处可见的，在不久的将来，音频放大器的应用将更加频繁和先进。1.5 市场需求音频放大器有很大的市场需求，在当今社会电子娱乐器材发展迅速的大背景下，音频放大器的市场需求进一步扩大，各电子娱
5、乐器材生产厂家会需要大量的音频放大集成模块以安装至其产品中，通讯器材厂家也对音频放大器有着大量的需求，还有就是其他领域的厂家对音频放大模块的需求。随着市场需求的不断扩大和科技的进步，音频放大器的革新和发展也会相应进步，并不断适应时代的发展，在相当长的一段时期内保持庞大的市场需求。2、 LM386 介绍2.1 功能介绍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和电容，便可将电压增益调至任意值，直至 200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6v 电源
6、电压下，它的静态功耗仅为 24mw，这使得 LM386 特别适合电池供电的场合。2.2 工作参数介绍表 2 为在特定测试环境下 LM386 的电子特性。项目 测试环境 规格工作电压（Vs） 4V5V输入电压（Vi） -0.4V+0.4V输入阻抗（Ri ） 50K静电流 （IQ） Vs=6V,Vin=0V 4mA8mA输出电压（Pout） Vs=6V,Rl=8,THD=10% Min=250mWTyp=325mWPin1,pin8 开路 26dB电压增益（G）Pin1,pin8 以及 10uf 连接 46dBPin1,pin8 开路 300KHz频宽（BW）Pin1,pin8 以及 10uf 连
7、接 60KHz表 2表 3 为 LM386N-1 工作的极限参数项目 参数电源电压 15V封装耗散 1.25W输入电压 -0.4V+0.4V储存温度 -65 摄氏度至+150 摄氏度操作温度 0 摄氏度至+70 摄氏度结温 +150 摄氏度表 32.3 内部电路分析LM386 是一款通用型音频功放集成电路，它有以下特点。频响宽（可达数百千赫）功耗低（常温下为 660mW）电源电压范围宽（416V）外接元器件少不需要散热片图 1 是 LM386 的内部电路图 1LM386 内部电路由 3 级组成。输入级由 VT2,VT3 组成差放电路，双入单出， VT1，VT4 为偏置电路， VT5，VT6 为
8、恒流源负载。驱动级由 VT7 管组成共射放大电路，该管集电极带有恒流源负载。输出级由 VT8VT10 组成准互补功放电路，其中 VT8，VT9 复合成等效 PNP 管，VD1， VD2 是输入级的小偏置电路。3、 电路设计3.1 原理图设计（SCH）图 2 为 LM386 音频放大集成电路原理图。图 23.1.1 设计功能要求：实现整体电路的正常工作，布局尽量简洁。能够实现信号的放大输出。放大输出的信号失真小，信号放大倍数（放大功率）较高。3.1.2 设计步骤：第一步、查找资料，寻找 LM386 音频放大电路需要用到的元器件。第二步、设计整体电路，画出电路原理图。第三步、检查原理图是否有错误，
9、规划整体连线布局。3.1.3 设计生成文件说明：该版块在附件中有详细的 LM386 音频放大集成电路原理图。3.2 印刷电路板设计(PCB)3.2.1 设计要求与说明关于 LM386 音频放大集成电路 PCB 的设计要求，主要是能够在最简洁的布局下实现目标功能，即实现信号的放大输出，特别需要注意的是元器件封装的大小是否符合现实元器件，还有就是焊盘孔径的大小是否合适，因为这直接关系到之后的焊接。3.2.2 设计步骤第一步、检查之前画好的原理图，检查有无缺少模块和元器件。第二步、生成 PCB 板图，检查元器件封装是否合适，检查焊盘孔径大小是否合适。第三步、检查布线是否有短路，检查整体布局的合适程度
10、。3.2.3 设计生成文件说明该板块在附件中有详细说明。4、电路板制作4.1 实验室制作电路板工艺介绍感光法：需要用到制板胶片和感光板，还要用到显影剂，最后是腐蚀，用到三氯化铁溶液。热转印法：需要用到热转印纸和覆铜板，三氯化铁溶液。4.2 实验室电路板制作步骤4.2.1 感光法制作电路板步骤第一步、打印。取一张制版胶片，使用激光打印机将 PCB 图打印到制版胶片上。第二步、修版。检查打印的胶片上的线条，如果线条不完整或断裂可用极细的油性记号笔进行修版。第三步、取材。截取大小合适的感光板，将制版胶片覆盖在感光板上准备曝光。第四步、曝光。用两块玻璃将感光板和制版胶片夹在中间，在日光灯下进行曝光，一
11、般曝光时间为 1520 分钟，曝光时间和光照强度、光源距离都有密切关系。第五步、显影。显影剂和 400 毫升自来水混合（不能使用纯净水和金属盘） ，水温一般为微热就好，显影时间一般在 5 分钟左右即可。第六步、腐蚀。使用三氯化铁溶液进行腐蚀，水和三氯化铁配置比例为 2:1，水温可为常温，如果觉得腐蚀速度过慢，可再加入一点三氯化铁。第七步、清洗和钻孔。用清水清洗刚刚腐蚀过的感光板，晾干后用微型台钻进行钻孔，钻头为普通的直柄麻花钻，按照 PCB 板图进行钻孔。第八步、检查和补钻。检查有无忘了钻的孔，如有进行补钻。4.2.2 热转印法制作电路板步骤第一步、打印。取一张热转印纸，使用热转印机将 PCB
12、 图打印到热转印纸上。第二步、转印。将打印好的热转印纸覆盖在覆铜板上，用电烫斗（高温）将转印纸上的黑色塑料份压在覆铜板上形成高精度抗腐层。第三步、腐蚀。使用三氯化铁溶液进行腐蚀，水和三氯化铁配置比例为 2:1，水温可为常温，如果觉得腐蚀速度过慢，可再加入一点三氯化铁。第四步、清洗和钻孔。用清水清洗刚刚腐蚀过的感光板，晾干后用微型台钻进行钻孔，钻头为普通的直柄麻花钻，按照 PCB 板图进行钻孔。第五步、检查和补钻。检查有无忘了钻的孔，如有进行补钻。4.3 电路板焊接4.3.1 焊接技术的要领和步骤焊接要领：主要注意焊接的时候电烙铁的温度控制，因为实验中使用的电烙铁并不是恒温的，所以要特别注意电烙
13、铁铁头的温度，避免铁头过热焊接时烧坏元器件。焊接步骤：第一步、分拣元器件。把要焊接的元器件分拣好，便于后期有序进行焊接。第二步、预热电烙铁。给电烙铁通电预热。第三步、焊接。对分拣好的元器件进行逐个焊接，注意元器件的焊接方向。第四步、用剪线钳剪去元器件多余部分。本次焊接心得体会由于个人失误，在焊接开关的时候把 8*8 自锁开关焊接反了，导致通电时按下开关的方向要反着来，下次焊接的时候一定要注意自锁开关的焊接方向，还有就是把一个电解电容焊反了，最后被迫拆下来重新焊接，这都是个人的失误，以后要更仔细地焊接。5、电路板调试5.1 调试步骤本次 LM386 音频放大电路的调试分为以下三个步骤。一、断电检
14、测。用万用表检测没有通电情况下的焊接成品，主要检测自锁开关的正反，还有芯片有没有短路。二、通电检测。给板子上电检测，注意芯片是否发热，如发热则芯片部分短路，检测是否能顺利上电。三、信号调试。插上喇叭，连上手机音频输出，播放音乐文件，检测 LM386 音频放大电路的失真情况，可使用旋转电位器的方法增大电压增益以达到检测目的。5.2 注意事项一、必须先断电检测，不可直接通电以免烧坏电路。二、通电前把电位器调低，电压增益调小然后逐渐增大。三、如遇板子短路，需立即断电。5.3 故障分析及处理方法一、如遇短路，检查元器件是否焊反，是否有焊锡粘连在一起。还有就是芯片是否插反。二、如板子不能上电，检查开关是
15、否焊接良好，检查开关是否断路。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）电压（V）（测量条件 Vin=0）电压（V）(测量条件 Vin=0.3v）pin 1 1.33pin 3 0.01pin 5 3.12pin 6 6.02pin 7 3.00pin 8 1.242）静态电流测试（测量方法、测量电路、测试条件、测试结果、可列表说明）测量点 静态电流(mA)（Vs= 5 V、Vin=0）静态电流(mA)（Vs= 5 V、Vin=0.3V）电源电流 1.5负载电流 1.73）电压增益测量（可用示波器测量）测量条件 Vin（mv）Vo
16、ut（mv）Av(电压放大倍数)增益（db）pin 1、pin 8 开路 20 200 10pin 1、pin 8 接1uF15 1000 664）频率特性测试（可用示波器测量）测量条件pin 1、pin 8 开路Vin（mvVout（mvAv(电压放大倍数)） ）F1 = HZF2 = HZ测量条件pin 1、pin 8 接 1ufVin（mv）Vout（mv）Av(电压放大倍数)F3 = 61.5K HZ 2500 1750 0.7F4 = 407K HZ 2500 1750 0.75）最大不失真输出功率测量（可用示波器测量，测量条件：Vs=5V，R L=8）测量条件 输出 Vp-p（mv
17、）Pout（mw）pin 1、pin 8 开路 370 15pin 1、pin 8 接 1uf 926 137、总结本次课程设计是成功的，焊接完成的 LM386 音频放大集成电路成功输出信号，并且信号的失真率较小，在检测各个电路参数的时候也得到了相应的参数，说明板子整体是能够运行的。在本次设计中，焊接的时候出现了一点问题，焊接开关的时候焊接反了导致通电的方向反了，在今后的焊接中需多加注意。8、心得体会本次课程设计是大学毕业前最后一次课程设计，对待本次设计我是非常认真的，我按照老师的指导一步一步完成各项焊接以及测试，在最后的调试中达到了预期的目标，并撰写了该课程设计报告。本次设计让我更加了解了音频放大方面的知识，特别是关于 LM386 音频放大器方面的知识，通过动手操作和理论研究我了解了该电路的内部结构还有各种电路参数等，作为实践课来说达到了要求，并力求完美。此次设计也突显出我粗心的问题，在焊接的过程中因为粗心出现了一点问题，但是没有影响整体效果，这一点需要引起注意。力求完美是我的信念，诚实是立足之本。该课程设计报告我亲力亲为，不抄袭不套作，我相信，只有是自己亲手写出来的才是自己的，才是自己最需要的。附件：
