音频功放

编号：

音频功率放大器

实训论文说明书

题 目： 音频功率放大器 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师：

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摘 要

随着社会的发展，人们的追求，现代人对听觉的水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，并能对音频信号进行适当的加工装饰，使声音音质真实优美动听。LM386是小功率集成功放，其特点是：工作电压低，低于1.8V时仍能正常工作，集成度高，外围元件少，音质好。LM386广泛应用于收音机、随身听、耳机放大器等小功率功放电路中。基于芯片LM386放大功率的性能，然后利用电容的滤波及隔直通交的作用以及利用其耦合作用，以及电阻提供偏置电压及抑制谐波的作用，通过对输入信号的过滤及放大，从而通过喇叭输出较大较理想的声音。功放板由一个功放插口电路和LM386放大电路以及电源供电电路三大部分组成。放大电路由LM386组成，它的作用是将输入音频信号放大，带动音响系统。本供电电路有一个普通电源组成。 关键词：音质；LM386；小功率；放大电路

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Abstract

With the development of the society, the pursuit of people, modern people are increasingly demanding for the audio level, so the authenticity of stereo sound quality requirements more and more, and can be decorated appropriately for audio signal processing,make the sound quality really sounds beautiful.LM386 is low power integrated amplifier,its characteristic is: low work voltage, lower than 1.8 V can still work normally, when the integration is high, less periphery components, good sound quality.LM386 is widely used in radio, walkman, headphones and other small power amplifier power amplifier circuits circuits.Based on chip LM386 amplifying power performance, and then using capacitance filtering and isolation direct function and the use of the coupling, as well as resistance to provide bias voltage and harmonic inhibition effect, through to the input signal filtering and amplification, and through the speaker output larger ideal sound.Power amplifier board is composed of a power amplifier socket and LM386 amplification circuit and power supply circuit of three parts.Amplifier circuit is composed of LM386, it is the function of the input audio signal amplification, drive the sound system.The power supply circuit is composed of a common power supply.

Key words：sound quality；LM386；Small power；Amplifier circuit

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目 录

引言 ........................................................... 1 1 设计方案 .................................................... 1 2 LM386芯片介绍 .............................................. 1

2.1 芯片特点 .............................................................. 1 2.2 LM386内部电路 ........................................................ 2 2.3 LM386引脚图 .......................................................... 3

3 功放的性能指标 .............................................. 4 4 装配与调试 .................................................. 4

4.1 电路板制作过程 ........................................................ 4 4.3 调试及调试结果 ........................................................ 6

5 心得体会 .................................................... 6 谢 辞 ......................................................... 8 参考文献： ..................................................... 9 附录 .......................................................... 10

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引言

在社会当中，功放俗称“扩音机”，它的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音响放声。功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源的弱信号进行放大以驱动扬声器发出声音。随着人民生活水平的提高，许多人开始对自己的音乐世界的要求有了提高，但是模拟的功率放大器经过了几十年发展，在这方面的技术已经相当的成熟，可以说是达到了登峰造极的地步，现在除了A类和AB类功放外，利用脉宽调制原理设计的D类功放也在逐步进入音响领域。

近年来，由于国民经济的增长和科学技术的发展，随着电子技术的飞速发展，电子产品越来越普遍，尤其是MP3、MP4等播放器已逐渐高度普及，目前家庭和个人对音响设备有非常大的需求，对功能也有更高的要求。因为大多数DVD、MP3、MP4音质音效不够好，灵敏度以及功率也不高，功率小体积大的音响已逐渐被淘汰，而且现代社会提倡节能，环保，所以更多的消费者在音响设备的选择上也更倾向于体积小，功率大，灵敏度高的产品。

音频功放（APA）技术的最新发展进一步提高了音响的音质以及人们生活水平的不断提高，各种新型家庭影院的新技术、新品种器材不断涌现，市场中的音响设备品种繁多，音响爱好者被商店里的设备搞得眼花缭乱，无从下手，往往投入较大的资金而得不到较好的重放效果。高保真功放就克服了传统音响的这些缺点.表现出了声音的真实性.

1 设计方案

LM386音频放大器由电源部分和功放部分组成，如下图所示，它由5V稳压电源供电，由LM386、耦合电容、电阻组成功放电路。

其基本逻辑框图如下：

输入插口电路 2 LM386芯片介绍

LM386 放大电路 电源供电电路 DC5v 2.1 芯片特点 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386 音频功率

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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。但是在 1 脚 和 8 脚之间增加一只外接的电阻和电容，便可将电压增益 调为任意值，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电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得 LM386特别适合于电池供电的场合。特点如下： (1)静态功耗低，约为 4mA，可用电池供电 。 （2）电压增益由 20~200 可调 。 （3）电源电压范围宽，Vcc=4~12V 。 （4）外围元件少 。 （5）失真度低 。 2.2 LM386内部电路

LM386内部电路原理图如图所示。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，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。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，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2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R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，

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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。 2.3 LM386引脚图

LM386的外形和引脚的排列如右图所示。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。

查LM386的datasheet，电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4m

A；电压增益为20-200dB；在1、8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。

1、通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时 增益为20dB。因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还会带来好处--噪音减少，何乐而不为？

2、PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386；地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。这是死理，不用多说了吧。

3、选好调节音量的电位器。质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质，转那么多圈圈，不烦那！

4、尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“＋”、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。

5、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致，这个电容可千万别省啊！

6、减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直 + 耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通

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滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc＝1/(2π*RL*Cout)）提高。分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适，这是我的经验值。

7、电源的处理，也很关键。如果系统中有多组电源，太好了！由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电源的上升、下降时间必有差异。非常可行的方法：将上电、掉电时间短的电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V，效果确实不错。

3 功放的性能指标

功放的性能指标主要输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗等。 （1）输出功率：单位为w，由于各厂家测量方法不一样，所以出现了一些名目不同的叫法，例如额定输出功率，最大输出功率，音乐输出功率，峰值音乐输出功率。

①音乐功率：是指输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬时最大输出功率。

②峰值功率：是指在不失真条件下，将功放音量调到最大时，功放所能输出的最大音乐功率。

③额定输出功率：当谐波失真度为10%时的平均输出功率，也称作最大有用功率，通常来说，峰值功率大于音乐功率，音乐功率大于额定功率。

（2）频率响应：表示功放的频率范围，和频率范围内的不均匀度，频率相应曲线的平直与否一般用分贝【dB】表示。

（3）失真度：理想的功放应该是把输入的信号放大后，毫无改变的忠实还原出来，但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不同程度的畸变，这个畸变就是失真，用百分比表示，其数值越小越好，功放的失真有谐波失真、互调失真、交叉失真、削波失真、瞬态失真、瞬态互调失真等。

（4）信噪比：是指功放输出的各种噪声电平与信号电平之比，用db表示，这个数值越大越好。

（5）输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻，称作输出阻抗。

4 装配与调试

4.1 电路板制作过程

主要步骤如下图所示。

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图7-1 电路板制作流程图

 下料。按板面的实际设计尺寸剪裁覆铜板，并用砂纸或锉刀打磨印制板四周，去除毛刺，然后用砂纸打磨使覆铜板光滑平整光亮，目的是去掉其表面的氧化层，打磨时先打磨四角再顺着一个方向打磨整块覆铜板。

 转印。将设计好的PCB布线图用透明胶粘在覆铜板的铜箔面上，然后用PCB制板热转印机将PCB布线图拓印在覆铜板的铜箔面上。剪油性纸图的时候采用剪三遍留一遍的经验方法，方便热转印。注意转印的时候要等铜板冷却后再才可将油性纸图的时候撕下，否则容易掉墨。

 描图。将转印好的布线图与原PCB图对照，用油性笔将导线和焊盘进行修整，使描图更加平整、美观。特别是拐角和布线较习的地方应用油性笔加粗防止信号短线或断线，导致信号过不去。

 腐蚀。印制电路板的腐蚀液使用三氯化铁水溶液（一份三氯化铁、两份水的质量比例），保持浓度在28%~42%之间。将覆铜板全部浸入腐蚀液，把没有被漆膜覆盖的铜箔腐蚀掉。为保证制板质量及提高腐蚀速度,可采用抖动和加热的方法。

 清洗。用三氯化铁腐蚀取出后应立即用清水洗去三氯化铁水溶液，否则容易残留铜渣不易洗去。

 在印制板上焊盘位置打出通孔。打孔过程中，注意钻机应取高速转速，钻头要刃磨锋利，进刀不易太快，以免将铜箔挤出毛刺。注意不要打偏了或使其焊盘脱落。如孔太小还可再重新修钻。

 去漆膜。用砂纸将板面的漆膜轻轻打磨掉。注意不要打磨的太用力一面刷去表面的覆铜。

4.2 电路板的安装过程

手工装配工艺流程如图所示：

图7-2 电路板元件安装流程图

 按照PCB图将元器件安插上去，安插的时候注意引脚的弯曲安装。元器件的标志方向应按照图纸规定的要求，安装后能看清元件上的标志。

 有极性的元器件应分清极性。

 安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件。最后调试时才将芯片插上去，怕焊的时候过热烧坏芯片。

工具准备有20W电烙铁一把、烙铁架一个、万用电表一个、尖嘴钳一把、螺丝刀一把、焊锡丝和松香水若干、吸水棉一块、三氯化铁、砂纸、透明胶、油性笔、剪刀、1mm

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钻头。

焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊接8PIN插座和排针，再安装电解电容，最后安装立体声插座和LM386芯片。焊接时必须注意焊接质量，可先在废旧的电路板上多练习几次，然后再正式焊接。焊接结束后，通过目视检查、手触检查和通电检查的方法检查焊点。

4.3 调试及调试结果

电路板焊好电子元件后，仔细检查电路板有无焊错的地方，布线有无断线，特别注意有极性的电子零件，如电解电容，一旦焊反即有烧毁元器件的可能，需要注意，确认无误后才能进行通电检测。检测时，放大器的输出端先不接扬声器，而接万用电表，外用表置于DC*20V档。功放板上观察万用表的读数，正常情况下，读数应在毫伏级以内，否则应立即断电检查电路板。如有问题就用万用电表测量两连接点之间看看有无短路、虚焊等以发现电路板的问题所在。若电表的读数在正常的范围内，则表明该功放版功能基本正常，最后接上播放器（如手机、MP3等），输入音乐信号，上电测试，旋转电位器，如果音量大小明显被放大，说明该电路板制作成功。

以下是调试结果：

输入电压5v，输入电流0.08A，输入功率0.4w。 输出电压2.5v，负载8欧姆，输出功率0.097w。 效率0.097/0.4=24.4%。

频率上限150KHz，频率下限10Hz，频响范围10Hz~150KHz。

5 心得体会

通过制作功放电路，我了解到了理论是为了实践而服务的，刚开始什么都不懂，画图时没注意实际，元器件乱摆放，导致实际做的电路板过大而且不美观，跳线比较多。后来经过同学的指点，再摆放后就好多了。

这次遇到的最大问题就是在焊接的时候焊错了元器件，导致芯片烧了。当时没有发现，调试的时候一直都没有波形出来。后来感觉是焊错了，就去对着PCB图检查，果然把贴片电阻和贴片电容焊错了，最后重新焊接之后就好了。所以在焊接时要注意元器件，看好了再焊。功放到最后搞到做出来的效果不太好，总是出现音质不好，失真等严重问题，不过有同学的帮助和指导，调试也好了许多。

通过这几周的实训学习我真的感受到了实习的重要性，真的体会到了“实践出真知”的真正意义。我做的是LM386功率放大器。.有好多元器件的封装都需要自己做的，觉得挺烦的，但是又不得不做。已经学过电子设计CAD，做封装已经不是什么大问题。生成的PCB是单层的，将其自动布线后有许多不如意的地方。我们不得不对其进行手工布

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线，这是一项艰难而伟大的任务。怎样布线好看、合理都要认真的思考，花了两天的时间才把线布好。接下来的打印、转印、腐蚀、打孔等更需要细心、耐心。再接下来用万用表对线路进行检查。无误后将元器件一个个安装上，看到元器件被焊锡到电路板上，心中有说不出的高兴，虽然有些担心它是不是会成功。最激动人心的时刻就是试音。很不幸的是我烧了芯片，后来重新焊接元器件和换了芯片之后就好了，第一次总是有不足之处的。它的一个音量比另一个一个音量小。经过我细心的检查和同学的帮助，终于成功了„„看着自己做的产品，心中于说不出的喜悦。在此过程中少不了老师的指导和帮助，正如老师说的“要成功就不要怕失败，要做自己的产品失败是很正常的，只有在错误中发现问题，解决问题，你才会进步，才会成功”实训的目的不在于制作产品的好奇，而在于增强我们的动手能力，实践能力。通过这次实训，我真的收获了很多，感受了很多。要制作自己的产品就要有科学严谨的学习态度和败不馁的韧劲。相信下次再做产品就会得心应手了！

通过这次的制作，我明确地体会到了经验的重要性，也明白了要想又快又好地完成一件作品，没经过几次的失败是不行的，在失败后分析，向有经验的人请教，你得到的有时比完成一个作品好。我想不只是我，凡是有用心做这个功放电路的同学都绝对能体会到经验的重要。老师说了一句很好的总结：做板不是目的，有朝一日谁都会做出来，关键是经验，你有没有用心去做决定你的收获。

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谢 辞

经过这次实训，让我的理论水平和实践水平得到了进一步提高。在设计过程中，我遇到了很多意想不到的问题，但在经过对问题的反复思考和认真分析，以及在同学们的帮助下，这些问题都得到解决。问题的解决也让我获得了很大的收获。在此，对学校给我们这次实训的机会表示衷心的感谢！同时也要感谢在课题完成过程中帮助和关心我的老师和同学们，在此一并感谢，是你们的支持和帮助，使我能顺利的完成制作。

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参考文献：

[1]王兴亮.《现代音响与调音技术》.西安电子科技大学出版社,2007 [2]黄继昌．《电子元器件应用手册》.北京人民邮电出版社，2004

[3]姚鹏翼．《Protel 99se原理图与PCB设计教程》.机械工业出版社，2005 [4]谢涴清．《电子电路基础》.北京人民邮电出版社，1999 [5]邹建华．《电工电子技术基础》.华中科技大学出版社，2005

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附录

电路原理图：

PCB图：

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