带你看个清清楚楚,LM386的内部结构

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每个人心中都有那么一块芯片:你对它了如指掌,熟悉它典型的应用电路。一旦有需求,你可以马上想到。虽然这可能不是完成任务的最佳选择,但是你总是割舍不下它。不同的人有不同的答案。然而,在模拟音频放大领域,该芯片一般为LM386。
虽然它很老,需要外置部分元件才能获得最好效果,噪声也不满足高保真的需求, 而且也不支持时兴的3.3V供电。但是如果你经常自己动手做一些会发出声音的小电路的话,那么这片芯片肯定是你的首选。
进入现代,低电压和锂电池供电的时代,有很多时兴的音频放大芯片可以供你选择。甚至在3.3V供电的电路中也有适合使用的放大器芯片。这种芯片一般以桥式负载的方式连接进电路——即同时驱动扬声器的两边,这样会提供更好的输出效果。并省去了输出级的大电容。同理,这种芯片一般用于内部空间有限的电子设备里,并多采用贴片封装。在这个领域内竞争,LM386没有任何机会。
然而,如果你不擅长焊接贴片封装、对空间没有要求,或是只需要用面包板搭建设计原型,那么LM386仍然是设计的一把好手。“扶我起来,我还可以再战!”
基本电路
LM386——作为一片老将级芯片,一直生产到现在并不是只是因为其常见的DIP封装,真正的原因在于其过硬的设计思路。

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它的内部是一个典型的推挽式放大器(又称推拉式),其主要结构由两个输出晶体管组成,其中一个用来放大电压波形的上半边,而另一个则用来放大电压波形的下半边。问题在于,这样的设计可能出现交越失真,通过良好的调整三极管的工作区域,可以尽量消除该现象。你也可以使用一只运算放大器来提供反馈,并使其退出这个死区。在LM386里,这两种方式都有采用。

芯片


如果LM386这种神奇的芯片不存在,而你又想实现这样的功能,该怎么办呢?你可以使用一只优秀的运算放大器来进行电压放大, 并使用两只组成图腾柱结构的三极管构成提供电流的部分。这样所组成的电路起到的作用和LM386是一样的。而这也是LM386的内部结构。它的内部由三极管构成的差分放大器起到了放大的作用,而后级的图腾柱结构提供了输出电流。其中的二极管则起到了最小化交越失真的作用。

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基本电路
任何芯片都有自己的典型电路,LM386也不例外,这张图就是从它的Datasheet上截取下来的,但实际上,在实际应用中,我们经常还进行一些简单的修改以提升其表现。

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比如:在电源线上加上去耦电容,对于电池供电的设计来说,0.05mF的电容应该就够了,而对于其他的设计或者电源线过长的话,100mF的电解电容再并联一个0.05~0.1mF的瓷片电容效果会更好。对于一些朋友来说,他们还会习惯在7脚上接上一个旁路电容,不过这不是必要的。

芯片

 

此外,还有一种“重低音增强”的电路连接方式,与以往的磁带录音机功能非常相似,但其原理是就是在输出端增加一个低通滤波器,滤除高频部分,这样听起来好像中频和低频信号都得到了增强。在一些电动玩具上,这个电路可以使声音更加清晰。虽然LM386不再是一个非常流行的芯片,但它仍然是DIY领域非常流行的音频放大器芯片。它就像一把锤子和钳子。通常我们不会注意到它的存在,但它在需要时总是那么可靠。

 

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