Перейти к содержанию

LM386 и PAM8403 — усилители звука для небольших устройств

LM386 — классический маломощный усилитель класса AB с усилением от 20 до 200, PAM8403 — стереоусилитель класса D на 3 Вт от 5 В. Разбираем по даташитам Texas Instruments и Diodes выводы, параметры, типовые схемы и ошибки, из-за которых такие усилители шумят, свистят или выходят из строя.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

LM386 и PAM8403 решают одну задачу — раскачать динамик от слабого сигнала, — но устроены противоположно. LM386 — однотактный усилитель класса AB на один канал с питанием до 12 В и мощностью в доли ватта. PAM8403 — два мостовых усилителя класса D с питанием 2,5–5,5 В и мощностью до 3 Вт на канал. Чем различаются классы и как читать параметры, рассказано в разделе «Микросхемы усилителей звука».

LM386

LM386, вид сверху: 1 GAIN, 2 инвертирующий вход, 3 неинвертирующий вход, 4 GND, 5 выход, 6 питание VS, 7 BYPASS, 8 GAINLM3861GAIN2−IN3+IN4GND5OUT6VS7BYPASS8GAINвид сверху
LM386 в корпусе DIP-8 или SO-8, вид сверху
ПараметрЗначениеУсловия
Питание4–12 В; LM386N-4: 5–18 Врекомендуемое
Ток покоя4 мА типично, до 8 мА6 В, без сигнала
Мощность325 мВт (не меньше 250)6 В, 8 Ом, THD 10 %
Мощность LM386N-3700 мВт (не меньше 500)9 В, 8 Ом, THD 10 %
Мощность LM386N-41000 мВт (не меньше 700)16 В, 32 Ом, THD 10 %
Усиление26 дБ (×20); 46 дБ (×200) с 10 мкФ между выводами 1 и 86 В, 1 кГц
Полоса300 кГцвыводы 1 и 8 свободны
Искажения0,2 %6 В, 8 Ом, 125 мВт
Входное сопротивление50 кОм
Входное напряжение±0,4 Врабочее и предельное
Нагрузкаот 4 Омрекомендуемая

Типовая схема (рис. 9-1 даташита TI): сигнал — на неинвертирующий вход через регулятор громкости 10 кОм, инвертирующий вход — на общий провод, выход — к динамику через конденсатор 250 мкФ, а параллельно выходу — цепочка 10 Ом и 0,05 мкФ на общий провод. Для усиления 200 добавляют конденсатор 10 мкФ между выводами 1 и 8 (рис. 9-3).

Усиление задаёт внутренний резистор 1,35 кОм между выводами 1 и 8. Конденсатор вместо него — усиление 200, резистор с конденсатором — любое значение от 20 до 200. TI предупреждает: усилитель скорректирован для усилений больше 9, поэтому меньшее задавать нельзя.

Входы внутри подтянуты к общему проводу резисторами 50 кОм, а входной ток около 250 нА. Если источник подключён через конденсатор, проблем со смещением нет; при прямом подключении TI советует заземлить неиспользуемый вход или поставить на него резистор, равный сопротивлению источника.

PAM8403

PAM8403, вид сверху: 1 +OUT_L, 2 PGND, 3 −OUT_L, 4 PVDD, 5 MUTE, 6 VDD, 7 INL, 8 VREF, 9 NC, 10 INR, 11 GND, 12 SHDN, 13 PVDD, 14 −OUT_R, 15 PGND, 16 +OUT_RPAM84031+OUT_L2PGND3−OUT_L4PVDD5MUTE6VDD7INL8VREF9NC10INR11GND12SHDN13PVDD14−OUT_R15PGND16+OUT_Rвид сверху
PAM8403 в корпусе SOP-16, вид сверху
ПараметрЗначение при 5 ВУсловия
Питание2,5–5,5 В (предельно 6 В)рабочее
Мощность на 4 Ом3,2 Вт при 10 %, 2,5 Вт при 1 %1 кГц
Мощность на 8 Ом1,8 Вт при 10 %, 1,4 Вт при 1 %1 кГц
Мощность при 3,6 В1,6 Вт на 4 Ом, 0,9 Вт на 8 ОмTHD 10 %
КПД87 % на 8 Ом, 83 % на 4 ОмTHD 10 %
Усиление24 дБ
Ток покоя16 мА; 10 мА при 3,6 Вбез нагрузки
Ток в выключенном состояниименьше 1 мкАSHDN в нуле
Частота переключения260 кГц
Сопротивление выходных ключей180 мОм (p-канал), 140 мОм (n-канал)500 мА
Тепловая защита140 °C, гистерезис 30 °C

Выходы мостовые: динамик каждого канала включают между +OUT и −OUT. Вход MUTE в нуле отключает выходы, вход SHDN в нуле выключает усилитель полностью; оба вывода можно оставить свободными — внутри есть подтяжка. При снижении питания до 2,0 В выходы отключаются и включаются снова при 2,2 В.

Внешние детали по рекомендациям Diodes:

  • питание — керамический конденсатор около 1 мкФ у вывода VDD и конденсатор от 20 мкФ рядом с микросхемой;
  • VREF — керамический 0,47–1 мкФ: от него зависят шум, искажения и щелчки при включении;
  • входы — разделительные конденсаторы; вместе с входным сопротивлением они образуют фильтр верхних частот с частотой среза f = 1 / (2π · R · C), и очень большая ёмкость только усиливает щелчок при включении. Частоту среза считает калькулятор RC-фильтра;
  • помехи — в большинстве применений Diodes рекомендует ферритовые фильтры на выходах; если провода к динамикам короче 20 см, можно обойтись конденсатором 1000 мкФ на питании.

Diodes предупреждает и о перегрузке: слишком большой входной сигнал при большом усилении вызывает ограничение выходного сигнала и может повредить микросхему. PAM8403 помечен как не рекомендуемый для новых разработок, замена по Diodes — PAM8406.

Что выбрать

ЗадачаВыбор
Питание 5 В или аккумулятор, громкость, стереоPAM8403: ватты при КПД около 90 %
Питание 6–12 В, один канал, простая схемаLM386
Регулируемое усиление до 200, малый ток покояLM386: 4 мА против 16 мА
Минимум помех в радиотрактеLM386: нет переключений на 260 кГц

Громкость в децибелах и пересчёт напряжения в мощность — в калькуляторе децибел, основы — на странице «Децибел». Для предусилителя и фильтров перед усилителем мощности подходят NE5532 и TL072.

Частые вопросы

Как увеличить усиление LM386 до 200?

Подключить конденсатор 10 мкФ между выводами 1 и 8: он шунтирует внутренний резистор 1,35 кОм, и усиление растёт с 20 (26 дБ) до 200 (46 дБ). Резистор последовательно с конденсатором даёт любое усиление между 20 и 200. При большом усилении TI советует замкнуть или зашунтировать конденсатором 0,1 мкФ неиспользуемый вход.

Почему PAM8403 сгорел от батареек?

Предельное напряжение питания PAM8403 — 6,0 В, рабочее — до 5,5 В. Diodes отдельно предупреждает: четыре новые щелочные батарейки дают больше 6 В и могут повредить микросхему. Рекомендуются три щелочные батарейки или четыре никель-металлгидридных аккумулятора.

Можно ли подключить один вывод динамика PAM8403 к общему проводу?

Нет: выходы PAM8403 мостовые, и динамик каждого канала включают между +OUT и −OUT, которые работают в противофазе. Поэтому и наушники с общим проводом напрямую к нему не подключают.

Почему LM386 гудит или самовозбуждается?

Проверьте то, что есть в типовой схеме TI: цепочку 10 Ом и 0,05 мкФ на выходе и конденсатор на питании. При усилении 200 неиспользуемый вход нужно заземлить или зашунтировать конденсатором 0,1 мкФ — иначе возможна неустойчивость. И не задавайте усиление меньше 9: TI указывает, что усилитель скорректирован только для больших значений.

Источники

  1. Texas Instruments. LM386 Low Voltage Audio Power Amplifier (SNAS545D, revised August 2023) — разд. 5 — выводы; 6.1–6.5 — предельные режимы, рабочие условия, тепловое сопротивление, характеристики; разд. 9 — схемы с усилением 20 и 200, регулировка усиления, смещение входов
  2. Diodes Incorporated. PAM8403: Filterless 3W Class-D Stereo Audio Amplifier (DS36439 Rev. 2-3, September 2020) — назначение выводов; предельные режимы и рабочие условия; характеристики при 5 В; Application Information — усиление, MUTE и SHDN, конденсаторы, UVLO, подавление помех; документ помечен как не рекомендуемый для новых разработок (замена — PAM8406)

Нашли ошибку?

Смотрите также