摘要
该低频声音功率放大器是音响系统中最基本的设备，它可以是把来自信号源的微弱电信号进行放大，驱动扬声器发出声音。此放大器基于LM386设计，该芯片由美国国家半导体公司生产，且因为该运放工作电压范围宽，特别适用于电池供电的场合。该装置的一般设计理念是：当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。而本次低频声音功率放大器设计要求为输入耳机声音，手机的耳机信号，或者麦克风信号，输出为喇叭信号，且声音不失真，音量可以手动调。经测试，本装置具有良好性能，能实现题目要求的功能。
关键词：低频声音功率放大电路、LM386集成功放、低失真高效率。
1 方案
1.1 设计任务
自主设计一低频声音功率放大器，满足：
（1）输入耳机声音，手机的耳机信号，或者麦克风信号；
（2）输出为喇叭信号。
1.2 设计要求
（1）声音不失真。
（2）音量可以手动调。
2 理论分析
2.1 系统工作原理分析
LM386是8引脚双排直插式塑料封装结构，其外形与引脚排列如图所示，
2脚为反向输入端，3脚为同向输入端，5脚为输出端，6脚与4脚分别为电源和地端，1脚和8脚为电压增益设定端；使用时，引脚7和地之间接旁路电容，通常为10uf。其内部电路如下：
如图可知，该集成OTL型功放电路的常见类型，与通用型集成运放的特性相似，是一个三级放大电路：第一级为差分放大电路；第二级为共射放大电路；第三级为准互补输出级功放电路。
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，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。
2.2 增益改变原理
当1脚和8脚之间开路时，电压增益为26db；若在1脚和8脚之间接阻容串联元件，则增益可达46DB，改变阻容值则增益可在26db-46db之间任意选取，具体方法如下：
当仅需要小增益时，将与R1相邻的开关断开，靠运放固有放大增益放大，在LM386的1脚和8脚之间有一只外接可变电阻和电容，可调节可变电阻将电压增益调为任意值，直至-200（反向放大）。同时滑动RV1还可调节输入电压，当RV1滑点在底端时，输入电压为零，音量也为零；当RV1滑点在顶端时，输入电压为输入音频交流电压。
3 电路与程序设计
3.1 硬件系统组成及电路设计
3.1.1 LM386工作结构框图及各部分电路组成
工作结构框图：
输入级:
其中C5起到隔直流的作用，滑动变阻器起到调节音量大小的作用，R2可稳定芯片输入端的对地电压。
中间级及电源：
在LM386的1脚和8脚之间的电容C7可以将电压增益调为-200倍（反向放大），而R1，C9与LED1构成的电路可起到供电直流电源滤波以及电源接通提示作用。
输出级：
由低通滤波器电路及扬声器组成，其中R10，C8串联电路可滤去低频杂波，C6可隔直流，而C1为芯片数据手册要求接的旁路电容滤除噪声。
3.1.2 Proteus仿真电路
3.1.3 Proteus仿真结果
3.1.4 Altium Designer原理图及PCB设计图
3.1.5 嘉立创PCB生产稿
4 测试方案与测试结果
4.1 测量方案及测试条件
①通过阅读相关芯片、运放的数据手册以及官方给出的应用电路图，做相关的电路设计。
②利用Proteus仿真软件对所设计电路进行了仿真测试，并根据结果做出相应改进。
③搭建实际电路进行仿真，使用印制PCB板。
4.2 测试结果分析
4.2.1 仿真测试结果
4.2.2 实际电路PCB板及焊接实物后的PCB板
4.2.3 实际电路测试结果
经测试，该电路具有良好性能，能实现题目要求的功能，即：能够满足低噪声播放音乐，并支持调节音量。
5 总结
布线是很重要的一个因素，注意滤波。在焊接之前应该大体考虑好各个工序，并讲求其美观性。在保证电路图正确及器件正常的前提条件下，设计过程才能顺利完成。
