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Short Break

LM386を使ったオーディオ・アンプの製作

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私はNHKのラジオ放送を聴きながら毎日通勤をしています。そのラジオは手で握ると隠れるぐらい小型ですので出力はイヤホンだけです。スピーカーは付いていません。通勤途中で聴くラジオにはスピーカーは不要ですが、時々作業をしながらAM放送を聴くようなときにはスピーカーがあればと思うことがあります。今回LM386を使って簡単なオーディオ・アンプを製作しましたのでご紹介します。


図1 LM386を使ったオーディオ・アンプの完成品

仕様の決定

小型ラジオは、単4電池1本で動作しますので、今回製作するオーディオ・アンプも乾電池で動作する小型サイズを目指します。製作はコストを掛けずにできるだけ手持ちの部品で済ませるようにします。ケースも100均のもので済ませます。内蔵スピーカーは、8Ω/0.5Wぐらいのものを取り付けます。オーディオ・アンプのゲインコントロールと出力レベルも可変できるVR(ボリューム)を付けることにします。

LM386について

ICメーカーのデータシートによると、概要の項目に次のように説明されています。「このICは、低電圧の消費者向けアプリケーションで使用するよう設計されたパワー・アンプで、外付け部品数を減らすためゲインは内部的に20(電圧増幅度)に設定されていますが、ピン1と8との間に外付け抵抗とコンデンサを追加すると、20~200の任意の値にゲインを増大できます」との記述があります。今回はSWの切り替えで20dBアップの機能を付加します。

私が一番気に入ったスペックは、4V~12Vの広い電源範囲と4mAという低い静止電流です。これなら乾電池で駆動できそうです。乾電池で駆動させることで、電源回路を省略することができます。このことでさらに部品点数を減らすこともできます。また、私の狭いシャックの中でAC電源のコードも絡まず邪魔にならないといったメリットもあります。


図2 LM386の外観

オーディオ・アンプの回路図

今回製作するオーディオ・アンプの回路図を図3に示します。この回路図は、LM386のデータシートに記載の基本回路を用いています。データシートにも記載がありますが、ピン1とピン8との間に外付けの抵抗やコンデンサを取り付けることでICのゲインをアップさせることができます。今回の回路ではゲインをSW2で切り替えています。

いくらICは省エネ仕様とはいえ消費電流はできるだけ抑えたいので、電源スイッチ(SW1)をオンにすると点灯するLEDには2kΩの抵抗を直列に接続しています。これでLEDに流れる電流は2mA余りで、定格の1/5以下となります。これでも青色発光ダイオードであれば十分点灯しているのが分かります。


図3 今回製作したオーディオ・アンプの回路図

動作確認

SW2をOFF(開いた状態)、SW3をSP側にセットします。イヤホンラジオと製作したオーディオ・アンプを接続します。SW1をONにするとオーディオ・アンプの内蔵スピーカーから音が出ます。音が出るととりあえず完成とします。

次に、その音がスピーカーから出ている状態でSW2をON(閉じた状態)にセットします。大きな歪むぐらいの音が出ると、ゲイン切り替え回路は正常に動作しています。

ゲインの確認

LM386のデータシートには、SW2をONにするとゲインが20dBアップすると記載されていますので確認してみます。

確認は、フリーソフトのWaveGeneとWaveSpectraで行いました。WaveGeneはオーディオ・ジェネレーター、WaveSpectraはオーディオ帯域のスペアナです。WaveGeneで1kHzのサイン波を発生させます。その信号を今回製作したオーディオ・アンプを通したときと、通さなかったときの信号レベルを観測しました。

図4はWaveGeneで発生させた1kHzのサイン波のレベルをWaveSpectraで観測したものです。入力レベルの絶対値は分かりませんが、オーディオ・アンプの増幅度を確認するだけですのでOKとします。グラフから-45dBであることが読み取れます。


図4 オーディオ・アンプに入力する信号レベル

次にこの信号を今回製作したオーディオ・アンプに入力し、そのアンプの出力レベルを同じくWaveSpectraで観測します。その観測したグラフが図5です。出力レベルは、-20dBであることが分かります。つまり図4で観測したレベルと図5で観測したレベルの差がオーディオ・アンプのゲインであることが分かります。

Av = |-45| - |-20| = 25dB

このLM386のデータシートには、「ゲインは内部的に20に設定されています」との記載があります。これは、電圧増幅度のことですから、電圧増幅度が20とはdBに換算すると26dBとなります。グラフでは25dBと出ましたので、26dBに限りなく近いということで、オーディオ・アンプのゲインはデータシート通り、これもOKとします。


図5 オーディオ・アンプの出力レベル(SW2: OFF)

さらにSW2をONにすると出力は、0dBとなりました。SW2のOFFからONで20dBのゲインアップとなりました。


図6 オーディオ・アンプの出力レベル(SW2: ON)

周波数特性を確認してみたいところでしたが今回はAMラジオのイヤホンで聴く音をスピーカーで聴くことを目的として製作しましたのでここで完成としました。

CL

<参考にした資料>
・TEXAS INSTRUMENTS LM386低電圧オーディオ・パワー・アンプデータシート
・Welcome to efu’s page WaveGene / WaveSpectra

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