LM386
¿Qué es el LM386?
El LM386 es un amplificador de audio de baja potencia diseñado específicamente para aplicaciones que requieren mínimo consumo de energía y pocos componentes externos. Es uno de los circuitos integrados más populares para proyectos de audio en electrónica.
¿Por qué es tan popular? Porque funciona con una sola fuente de alimentación (no necesita voltajes positivos y negativos como otros amplificadores), consume muy poca corriente y requiere muy pocos componentes adicionales.
Características Principales
| Característica | Valor | Explicación |
|---|---|---|
| Tipo de amplificador | Audio de baja potencia | Diseñado específicamente para amplificar señales de audio |
| Potencia de salida | 325 mW típica | Suficiente para altavoces pequeños y auriculares |
| Ganancia de voltaje | 20 a 200 veces | Configurable según componentes externos |
| Corriente de reposo | 4 mA típica | Muy bajo consumo, ideal para dispositivos portátiles |
| Encapsulado | DIP-8, SO-8 | 8 pines, fácil de usar en protoboard |
Especificaciones Eléctricas
| Parámetro | Mínimo | Típico | Máximo | Unidades |
|---|---|---|---|---|
| Voltaje de alimentación (VS) | 4 | - | 12 | V |
| Voltaje de alimentación (VCC) | 5 | - | 18 | V |
| Corriente de reposo (IQ) | - | 4 | 8 | mA |
| Potencia de salida (Po) | - | 325 | - | mW |
| Distorsión armónica total (THD) | - | 0.2 | - | % |
| Ancho de banda | - | 300 | - | kHz |
| Ganancia de voltaje (sin componentes externos) | - | 20 | - | dB |
| Ganancia de voltaje (con componentes externos) | - | 46 | - | dB |
| Impedancia de entrada | - | 50 | - | kΩ |
| Temperatura de operación | 0 | 25 | 70 | °C |
Nota importante: La potencia de salida depende del voltaje de alimentación y la impedancia del altavoz. Con 6V y altavoz de 8Ω se obtienen aproximadamente 325mW.
Pinout - Distribución de Pines
| Pin | Nombre | Función | Descripción Detallada |
|---|---|---|---|
| 1 | Gain | Control de ganancia | Conectar a pin 8 para ganancia máxima (200x), dejar abierto para ganancia mínima (20x) |
| 2 | -Input | Entrada inversora | Entrada negativa del amplificador, normalmente conectada a tierra a través de resistencia |
| 3 | +Input | Entrada no inversora | Entrada positiva donde se conecta la señal de audio a amplificar |
| 4 | GND | Tierra | Conexión a tierra (0V) del circuito |
| 5 | Vout | Salida | Salida amplificada que se conecta al altavoz o auriculares |
| 6 | VS | Alimentación principal | Voltaje de alimentación positivo (4V-12V típico) |
| 7 | Bypass | Bypass interno | Para desacoplar internamente, conectar capacitor a tierra para mejor estabilidad |
| 8 | Gain | Control de ganancia | Conectar al pin 1 para máxima ganancia, o usar con resistencia/capacitor para ganancia intermedia |
Configuraciones de Ganancia
| Configuración | Conexión Pin 1 y 8 | Ganancia de Voltaje | Ganancia en dB | Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Ganancia mínima | Sin conexión | 20x | 26 dB | Señales fuertes, auriculares |
| Ganancia intermedia | Resistencia 1.35kΩ | 50x | 34 dB | Aplicaciones generales |
| Ganancia máxima | Conexión directa | 200x | 46 dB | Señales muy débiles, micrófonos |
| Ganancia con capacitor | Capacitor 10µF | 200x (AC) | 46 dB | Mejor respuesta en frecuencia |
Recomendación: Para la mayoría de aplicaciones de audio, usa un capacitor de 10µF entre los pines 1 y 8 para obtener ganancia máxima con mejor estabilidad.
Circuito Básico de Aplicación
Componentes Mínimos Necesarios:
- C1 (entrada): 10µF - Capacitor de acoplamiento de entrada
- C2 (ganancia): 10µF - Entre pines 1 y 8 para ganancia máxima
- C3 (bypass): 100nF - Del pin 7 a tierra para estabilidad
- C4 (salida): 220µF - Capacitor de acoplamiento de salida
- R1: 10kΩ - Resistencia de polarización (pin 2 a tierra)
Conexiones Básicas:
- Pin 4 (GND) → Tierra del circuito
- Pin 6 (VS) → +6V a +12V (con capacitor de filtro 100µF)
- Pin 3 → Señal de entrada a través de C1
- Pin 2 → Tierra a través de R1
- Pin 5 → Altavoz a través de C4
- Pin 7 → Tierra a través de C3
- Pines 1 y 8 → Conectados a través de C2
Cálculos Importantes
| Parámetro | Fórmula | Ejemplo |
|---|---|---|
| Potencia de salida | Po = (VS - 2)² / (8 × RL) | Con VS=9V, RL=8Ω: Po = 490mW |
| Voltaje RMS máximo | Vrms = (VS - 2) / 2.83 | Con VS=9V: Vrms = 2.47V |
| Frecuencia de corte (filtro paso alto) | fc = 1 / (2π × R × C) | Con R=10kΩ, C=10µF: fc = 1.6Hz |
Nota: RL es la resistencia del altavoz (típicamente 8Ω o 4Ω).
Aplicaciones Comunes
- Amplificador de auriculares: Para reproductores portátiles
- Intercomunicador: Sistemas de comunicación simple
- Amplificador de micrófono: Para sistemas de megafonía pequeños
- Radio AM/FM: Etapa de salida de audio
- Juguetes electrónicos: Amplificación de sonidos
- Dispositivos portátiles: Altavoces de emergencia
- Proyectos educativos: Aprendizaje de amplificación de audio
- Generador de tonos: Junto con osciladores para crear señales
Consejos de Diseño y Uso
Recomendaciones Importantes:
- Alimentación: Usa siempre un capacitor de filtro de 100µF-470µF en la alimentación
- Capacitor de salida: Mínimo 220µF para buena respuesta en graves
- Disipación de calor: El chip puede calentarse, considera disipador para potencias altas
- Impedancia del altavoz: Óptimo con altavoces de 8Ω, evita impedancias menores a 4Ω
- Layout del PCB: Mantén las conexiones de entrada alejadas de la salida para evitar realimentación
Problemas Comunes y Soluciones:
- Distorsión: Reduce la ganancia o aumenta el voltaje de alimentación
- Oscilación: Añade el capacitor de bypass de 100nF en el pin 7
- Ruido: Mejora el filtrado de la alimentación y el blindaje
- Baja potencia: Verifica el voltaje de alimentación y la impedancia del altavoz
Variantes y Equivalentes
| Fabricante | Número de Parte | Características Especiales |
|---|---|---|
| Texas Instruments | LM386N-1, LM386N-3, LM386N-4 | Diferentes ganancias y potencias |
| STMicroelectronics | TDA7052A | Alternativa con características similares |
| National Semiconductor | LM386M (SMD) | Versión para montaje superficial |
| Fairchild | LM386N | Compatible directo |
Variantes del LM386:
- LM386N-1: Versión estándar (325mW)
- LM386N-3: Mayor potencia (700mW)
- LM386N-4: Versión de mayor potencia (1W)
Comparación con Otros Amplificadores
| Característica | LM386 | LM358 (OpAmp) | TDA2003 |
|---|---|---|---|
| Potencia de salida | 325mW | ~10mW | 10W |
| Componentes externos | Muy pocos | Muchos | Moderados |
| Complejidad | Muy simple | Compleja | Moderada |
| Costo | Bajo | Muy bajo | Medio |
| Aplicación ideal | Audio portátil | Preamplificación | Audio de potencia |
Ventajas y Limitaciones
Ventajas:
- Simplicidad extrema: Funciona con muy pocos componentes
- Bajo consumo: Ideal para aplicaciones portátiles
- Una sola fuente: No necesita alimentación dual
- Bajo costo: Muy económico y disponible
- Robusto: Tolera sobrecargas y cortocircuitos
- Amplio rango de voltaje: Funciona de 4V a 18V
Limitaciones:
- Potencia limitada: Solo para altavoces pequeños
- Calentamiento: Se calienta con cargas pesadas
- Ancho de banda limitado: No ideal para audio de alta fidelidad
- Ruido: Más ruidoso que amplificadores de precisión
Fórmulas de Referencia Rápida
| Cálculo | Fórmula | Uso |
|---|---|---|
| Potencia máxima teórica | P = (Vs-2)²/(8×RL) | Determinar potencia disponible |
| Ganancia de voltaje | Av = 20 (sin conexión 1-8) | Calcular amplificación |
| Capacitor de acoplamiento | C = 1/(2π×f×R) | Diseñar filtros paso alto |
| Corriente del altavoz | I = √(P/RL) | Verificar corriente de salida |