Перейти к содержанию

Почему усилитель на LM386 хрипит на большой громкости?

Обновлено Редакция GAW

Хрип на большой громкости — это ограничение (клиппинг): выход усилителя упирается в питание, и верхушки синусоиды срезаются. LM386 автоматически смещает выход на половину питания (TI, раздел «Описание»), и размах сигнала на динамике ограничен напряжением питания.

Режим (LM386, 8 Ом, TI разд. 6.5)МощностьИскажения
6 В, «чистый» звук125 мВтTHD 0,2 %
6 В, предел (N-1, M-1, MM-1)325 мВт, не меньше 250 мВтTHD 10 %
9 В, предел (N-3)700 мВт, не меньше 500 мВтTHD 10 %

При THD 10 % на слух уже явный хрип. Если требуется громче, нужна другая микросхема или большее питание, а не «выкрученная» громкость.

Слишком большой вход

Наш расчёт: 325 мВт на 8 Ом — это около 1,6 В действующего напряжения на выходе. При собственном усилении LM386 в 20 раз (26 дБ) для этого хватает 80 мВ на входе, при усилении 200 (46 дБ, конденсатор 10 мкФ между выводами 1 и 8) — 8 мВ.

Вход (действующее)Усиление 20Усиление 200
8 мВ0,16 В, около 3 мВт1,6 В — предел
80 мВ1,6 В — пределперегрузка в 10 раз
1,2 В (ЦАП или ШИМ 3,3 В полным размахом)перегрузка в 14 раз; пик 1,7 В — за абсолютным пределом входа ±0,4 В—

Поэтому на вход ставят регулятор громкости — переменный резистор 10 кОм, как в типовой схеме TI (разд. 9.2), или постоянный делитель: подобрать его поможет калькулятор делителя. Абсолютный предел входа — ±0,4 В (разд. 6.1): сигнал ЦАП или ШИМ микроконтроллера подают только через делитель и разделительный конденсатор, который убирает постоянную составляющую.

Проседает питание

Батарейки и слабый стабилизатор проседают на пиках тока — размах падает, и ограничение начинается раньше. Конденсатор у вывода питания и источник с запасом по току уменьшают эффект. Почему LM386 плохо работает от одного литиевого аккумулятора, объясняет ответ «Можно ли питать LM386 от аккумулятора 3,7 В?».

Полная схема включения — в схеме усилителя на LM386, сравнение с PAM8403 — на странице LM386 и PAM8403.

Похожие вопросы

Какой сигнал можно подавать на LM386 с усилением 20?

Наш расчёт: при питании 6 В и динамике 8 Ом 325 мВт — это около 1,6 В действующего напряжения на выходе, то есть около 80 мВ на входе при усилении 20 и всего 8 мВ при усилении 200. Всё, что больше, будет обрезано. Абсолютный предел входа по даташиту — ±0,4 В.

Почему хрип появляется, когда садятся батарейки?

Размах выходного сигнала ограничен питанием: чем ниже напряжение, тем при меньшей громкости срезаются верхушки. К тому же севшие батарейки сильнее проседают на пиках тока. Рабочее питание LM386N-1 по даташиту начинается с 4 В — ниже этого нормальная работа не гарантирована.

Чем заменить LM386, если нужно громче?

При питании 5 В — усилителем класса D вроде PAM8403: по даташиту Diodes он даёт 2,5 Вт на 4 Ом при 5 В с искажениями 1 %. LM386 при большем питании тоже даёт больше: исполнение N-3 — около 700 мВт при 9 В на 8 Ом.

Источники

  1. Texas Instruments. LM386 Low Voltage Audio Power Amplifier, SNAS545D (revised August 2023) — разд. 6.1 — входное напряжение ±0,4 В; разд. 6.3 — питание 4–12 В (LM386N-4 — 5–18 В), динамик от 4 Ом; разд. 6.5 — выходная мощность при 6 В и 8 Ом не меньше 250 мВт, типично 325 мВт при THD 10 % (N-1, M-1, MM-1), 700 мВт при 9 В (N-3), коэффициент усиления 26 дБ, 46 дБ с конденсатором 10 мкФ между выводами 1 и 8, THD 0,2 % при 125 мВт; выход автоматически смещается на половину питания; разд. 9.2 — регулятор громкости 10 кОм на входе
  2. Diodes Inc. PAM8403 Filterless 3W Class-D Stereo Audio Amplifier — питание 2,5–5,5 В; при 5 В и 4 Ом — 3,2 Вт при THD+N 10 % и 2,5 Вт при 1 %; при 3,6 В и 8 Ом — 0,72 Вт при THD+N 1 %

Нашли ошибку?

Смотрите также