LM386 Verstärker: einfache Schaltungen zum Nachbauen und Ausprobieren

Das IC LM386 ist zum Aufbau einfacher Verstärkerschaltungen hervorragend geeignet.

Es hat zwar keine sehr hohe Ausgangsleistung, dafür lässt es sich gut mit Batterien betreiben, da die LM386-Verstärkerschaltungen nur wenig Strom brauchen.

Hier finden Sie Infos zum LM386 und den Aufbau einfacher Schaltungen mit diesem Verstärker-IC. Ein praktisches Beispiel ist der Aufbau einer Sprechanlage mit dem 386, der in diesem Beitrag für eine einfache Sprechanlage beschrieben wird. Aber das IC 386 ist sehr vielseitig einsetzbar.

In diesem Beitrag erfahren Sie:

• warum das Verstärker-IC LM386 sich so einfach einsetzen lässt
• wie Sie eine erste Verstärkerschaltung mit dem 386 aufbauen können
• wie Sie die Schaltung rund um das IC 386 an die eigenen Anforderungen anpassen können
• warum sich das Verstärker-IC sehr gut auch für batteriebetriebene Schaltungen eignet
• lernen Sie einige Beispiele für die vielseitigen Anwendungen kennen
• erfahren Sie mehr zu den technischen Parametern des 386-Verstärker-ICs

Es handelt sich nicht ohne Grund um ein sehr beliebtes Verstärker-IC. Nachdem Sie den Beitrag gelesen haben, werden Sie wissen, warum das so ist.

Einleitung

Haben Sie schon einmal eine Verstärkerschaltung schnell und mit wenigen zusätzlichen Bauteilen aufbauen wollen?

Ein kleiner, aber sehr wichtiger Baustein ist der LM386. Dieses 8-polige IC kommt mit nur wenigen zusätzlichen Bauteilen aus.

Der LM386 ist ein sogenanntes Audio-Verstärker-IC (integrierter Schaltkreis), das dafür sorgt, dass schwache Audiosignale verstärkt werden und damit Lautsprecher genug „Power“ haben, um Töne wiedergeben zu können.

Dieser kleine Chip ist besonders beliebt in der Elektronik- und DIY-Welt.

Warum? Ganz einfach:

Er ist leicht zu verwenden und perfekt für kleinere Projekte geeignet, wie z. B. den Bau eigener Lautsprecher, kleiner Verstärker und alle Projekte, bei denen ein Audioverstärker benötigt wird.

In diesem Beitrag erfahren Sie alles, was Sie über den LM386 wissen müssen:

Was der Chip macht, wie er funktioniert und wie Sie ihn in Ihren eigenen Projekten einsetzen können.

Egal, ob Sie gerade erst mit der Elektronik beginnen oder schon etwas erfahrener sind – dieser Beitrag hilft Ihnen, den LM386 richtig zu nutzen.

Die Eigenschaften des LM386 ICs

Der LM386 ist ein kleiner Audio-Verstärker-IC, der dazu entwickelt wurde, Audiosignale zu verstärken. Das bedeutet, dass er ein schwaches Audiosignal, wie es von einem Line-Out-Anschluss oder einem Mikrofon, soweit verstärkt, dass ein Lautsprecher damit ordentlich Töne erzeugen kann.

Der Chip wird oft in kleinen batteriebetriebenen Geräten verwendet, weil er wenig Strom benötigt und dennoch genug Leistung liefern kann, um einen Lautsprecher anzusteuern.

Die wichtigsten Merkmale des LM386:

• gut für den Batteriebetrieb geeignet
• sehr geringer externer Bauteilbedarf
• weiter Bereich der Versorgungsspannung: 4V–12V oder 5V–18V
• niedriger Ruhestromverbrauch von nur etwa 4 mA
• Spannungsverstärkungen möglich von 20 bis 200
• massebezogener Eingang
• geringe Verzerrung
• verfügbar im 8-Pin-MSOP-Gehäuse

Typische Anwendungen für den LM386 sind:

• Lautsprecher-Systeme, wie tragbare Radios oder Bluetooth-Lautsprecher
• Verstärker für Instrumente mit Line-out-Anschluss
• Audio-Verstärker für DIY-Projekte
• Ersatz oder Nachrüstung eines Verstärkerteils in elektronischen Geräten
• Sprechanlagen
• Ultraschall-Ausgangstreiber

Der LM386 ist in verschiedenen Varianten erhältlich:

• LM386N-1: 250-325 mW, 8 Ohm, 4 bis 12 V, Verstärkung 20 bis 200
• LM386N-3: 500-700 mW, 8 Ohm, 4 bis 12 V, Verstärkung 20 bis 200
• LM386N-4: 700-1000 mW, 32 Ohm, 5 bis 18 V, Verstärkung 20 bis 200

(Quelle: Datenblatt LM386 von National Semiconductor, 2000)

Technische Spezifikationen des LM386

Damit Sie den LM386 in Ihren Projekten richtig einsetzen können, sollten Sie ein paar technische Daten kennen.

• Der LM386 kann mit einer Betriebsspannung von 4 bis 12 (oder beim LM386N-4 bis 18) Volt betrieben werden. Das macht ihn flexibel, da Sie ihn sowohl mit einer kleinen Batterie als auch mit einem Netzteil betreiben können. Am häufigsten wird der Chip bei Spannungen um die 9 Volt verwendet.
• Die Ausgangsleistung, die der LM386 liefern kann, hängt von der Eingangsspannung ab. Bei einer Spannung von 6 Volt liefert der LM386N-1 etwa 0,325 Watt. Diese Leistung reicht aus, um kleinere Lautsprecher gut zu betreiben. Mit den stärkeren Versionen, wie dem LM386N-4, können Sie bei höheren Spannungen auch bis zu 1 Watt Leistung erzielen.
• Ein besonderes Feature des LM386 besteht darin, dass Sie den Verstärkungsfaktor einstellen können. Das bedeutet, Sie können entscheiden, wie stark das Eingangssignal verstärkt werden soll. Ohne externe Bauteile verstärkt der LM386 das Signal etwa 20-fach. Mit ein paar zusätzlichen Komponenten können Sie diesen Wert auf bis zu 200-fach erhöhen, was besonders nützlich ist, wenn das Eingangssignal sehr schwach ist, etwa bei einem Mikrofon.
• Zum Thema Stromverbrauch und Effizienz: Der LM386 ist für seine hohe Effizienz bekannt. Er verbraucht nur wenig Strom, was ihn ideal für batteriebetriebene Geräte macht.

LM386 Verstärkungsfaktor

Der Verstärkungsfaktor lässt sich durch die Konfiguration der Pins 1 und 8 im Bereich zwischen einer 20-fachen und einer 200-fachen Verstärkung anpassen.

Verstärkung	Bauteil(e) zwischen Pin 1 und Pin 8
20-fache	Kein Bauteil, Pin 1 und 8 nicht belegt
50-fache	1,2kΩ Widerstand und 10µF Elko in Reihe
200-fache	10µF Elko zwischen Pin 1 und 8 (Plus an 1)

Wenn der LM386 bei höheren Verstärkungen verwendet wird, muss der ungenutzte Eingang überbrückt werden, um eine Beeinträchtigung der Verstärkung und mögliche Instabilitäten zu verhindern. Dies kann zum Beispiel durch eine direkte Verbindung zur Masse erfolgen.

Der nicht genutzte Eingang bezieht sich dabei auf den Eingang des LM386-Verstärkers, der nicht für das Audiosignal verwendet wird. Der LM386 hat zwei Eingänge: den invertierenden Eingang (Pin 2) und den nicht-invertierenden Eingang (Pin 3). Je nachdem, wie der Verstärker konfiguriert ist (invertierende oder nicht-invertierende Schaltung), wird nur einer dieser Eingänge aktiv genutzt, während der andere ungenutzt bleibt.

In den Beispielen auf dieser Seite ist der unbenutzte Eingang der invertierende (Pin 2). Dieser wird einfach auf Masse geschaltet.

Pin-Belegung des LM386

Der LM386 hat acht Anschlüsse. Eines davon benötigen Sie nicht einmal, es muss nicht angeschlossen werden. Hier ist die Anschlussbelegung:

1. Pin 1 (Gain): Dieser Pin wird verwendet, um die Verstärkung des LM386 einzustellen. Wenn Sie zwischen Pin 1 und Pin 8 einen Kondensator anschließen, können Sie die Verstärkung erhöhen.
2. Pin 2 (Inverting Input): Hier wird das negative Eingangssignal angeschlossen. In den meisten einfachen Verstärker-Schaltungen wird dieser Pin mit Masse (also „0 Volt“) verbunden.
3. Pin 3 (Non-Inverting Input): Dies ist der positive Eingang, an dem das Audiosignal eingespeist wird, das Sie verstärken möchten (zum Beispiel das Signal von einem Mikrofon oder einem MP3-Player).
4. Pin 4 (GND): Dieser Pin wird mit der Masse (also dem Minuspol der Spannungsquelle) verbunden.
5. Pin 5 (Output): Das ist der Ausgang des Verstärkers. Hier kommt das verstärkte Audiosignal heraus, das dann zu einem Lautsprecher oder Kopfhörer weitergeleitet wird.
6. Pin 6 (Vcc): Dies ist der Pin, an den Sie die Betriebsspannung anschließen. Typischerweise wird hier eine Spannung zwischen 4 und 12 (oder 18) Volt angelegt.
7. Pin 7 (Bypass): Dieser Pin kann verwendet werden, um ein Filter hinzuzufügen, das das Rauschen im Ausgangssignal reduziert. Dies ist besonders in empfindlichen Audioanwendungen nützlich.
8. Pin 8 (Gain): Wie bei Pin 1 können Sie auch hier die Verstärkung einstellen, indem Sie zwischen Pin 1 und Pin 8 einen Kondensator anschließen.

Pinout-Grafik:

Funktionsweise des Verstärker-ICs

Der LM386 arbeitet als sogenannter Operationsverstärker (Op-Amp), der speziell dafür entwickelt wurde, kleine Audiosignale zu verstärken.

Die Funktionsweise des LM386 ist einfach, aber effektiv: Er verstärkt das Audiosignal und gibt es an den Lautsprecher weiter. Dabei sind zwei wichtige Faktoren zu beachten:

• Frequenzgang: Der LM386 verstärkt Signale in einem bestimmten Frequenzbereich, meist zwischen 300 Hz und 300 kHz. Das deckt die meisten hörbaren Frequenzen ab, sodass Ihre Musik oder Sprache gut klingt.
• Verzerrung: Bei sehr hoher Lautstärke oder Überlastung kann es zu Verzerrungen kommen. Das passiert, wenn der Verstärker das Signal nicht mehr sauber verarbeiten kann und es „clipping“ (Abschneiden) im Signal gibt. Mit den richtigen Bauteilen und Einstellungen können Sie diese Verzerrung minimieren.

LM386-Verstärker mit Bass-Boost

Im Datenblatt zum LM386 finden Sie einige Schaltungsbeispiele. Dort wird auch beschrieben, wie sich die Ausgabe der Bässe verbessern lässt (eine Art Bass Boost). Dazu schalten Sie einen Kondensator und einen Widerstand in Reihe zwischen Pin 1 und Pin 5 (0,033 Mikrofarad und 10 Kiloohm).

Anwendungsbeispiel für den LM386

Wenn Sie einen einfachen Audioverstärker mit dem LM386 bauen möchten, benötigen Sie nur wenige Bauteile zusätzlich. Hier ist eine einfache Beispielschaltung für einen LM386-Verstärker.

Die Schaltung ist für eine Betriebsspannung von 9 Volt ausgelegt, arbeitet aber auch mit geringerer oder höherer Betriebsspanng. Wie schon beschrieben, ist der LM386 für einen recht weiten Spannungsbereich geeignet.

Im Schaltbild sind auch die zusätzlichen Bauteile für den Bass Boost eingezeichnet, falls Sie diese Funktion nutzen wollen.

Benötigte Bauteile:

• 1x LM386-IC
• 1x Elektrolytkondensator (10 µF für den Gain zwischen Pin 1 und Pin 8)
• 1x Kondensator (100 µF für die Entkopplung zwischen Pin 6 und Masse)
• 2x Kondensator 100 nF (Bypass Pin 7 und als Koppelkondensator für den Eingang)
• 1x Potentiometer 10 k zur Lautstärkeeinstellung
• 1x Elektrolytkondensator 220 µF für den Lautsprecheranschluss
• 1x Kondensator 47nF und Widerstand 10 Ohm für den Ausgang
• 1x Kondensator 33nF (0,033 µF) und Widerstand 10 kOhm für Bass Boost (optional)
• 1x Lautsprecher (4 oder 8 Ohm)
• 1x Eingang für das Audiosignal (z. B. ein 3,5-mm-Klinkenstecker)
• 1x Spannungsquelle (z. B. 9V-Batterie)

Verstärker für tragbare Lautsprecher

Mit dem LM386 können Sie auch einen tragbaren Lautsprecher bauen, der ideal für kleine Projekte ist. Hier ein einfaches Beispiel:

1. Verwenden Sie den Schaltplan des einfachen Audioverstärkers.
2. Packen Sie den Aufbau in ein kompaktes Gehäuse, z. B. eine kleine Box.
3. Verwenden Sie eine Batterie als Spannungsquelle, damit der Lautsprecher mobil ist.
4. Fügen Sie einen Schalter hinzu, um den Lautsprecher ein- und auszuschalten.

Dieses Projekt ist gut geeignet als kleiner Prüfverstärker, um Audiosignale wiederzugeben, zum Beispiel für Testschaltungen oder als Reparaturhilfe beim Überprüfen von Verstärkerschaltungen.

Tipps für den praktischen Einsatz

Wenn Sie den LM386 in Ihren Projekten einsetzen, gibt es einige wichtige Tipps, die Ihnen helfen, die bestmögliche Leistung zu erzielen und Probleme zu vermeiden.

In elektronischen Schaltungen kann es manchmal zu Brummen und Störungen kommen, vor allem wenn es zu Schwankungen in der Stromversorgung kommt. Diese Störungen machen sich als unerwünschte Geräusche im Lautsprecher bemerkbar. Um das zu verhindern, verwendet man Entkopplungskondensatoren. Diese Kondensatoren glätten die Spannung und filtern unerwünschte Störsignale heraus.

Setzen Sie zum Beispiel einen 100µF-Kondensator zwischen die Betriebsspannung (Pin 6) und Masse (Pin 4), um Spannungswelligkeiten zu reduzieren. Dadurch verhindern Sie, dass sich diese Störungen als Brummen oder Rauschen im Audiosignal bemerkbar machen.

Vermeidung von Überhitzung: Kühlung für den LM386 Verstärker

Obwohl der LM386 wenig Strom verbraucht, kann er bei längerer Nutzung oder bei höheren Spannungen auch recht warm werden. Dies kann im schlimmsten Fall das IC beschädigen. Um Überhitzung zu vermeiden, sollten Sie dafür sorgen, dass der IC genügend Kühlung hat.

Wenn Sie bemerken, dass der IC regelmäßig sehr heiß wird, sollten Sie überlegen, die Eingangsspannung zu senken oder den IC in einem besser belüfteten Gehäuse unterzubringen.

Rauschen reduzieren: Tipps zur Minimierung von Störgeräuschen

Rauschen ist ein häufiges Problem bei Audioverstärkern. Hier sind ein paar einfache Maßnahmen, um das Rauschen in Ihrer Schaltung zu reduzieren:

1. Kürzere Kabelverbindungen: Lange Kabel können als Antenne wirken und Rauschen aus der Umgebung einfangen.
2. Abschirmung: Verwenden Sie abgeschirmte Kabel für die Audioeingänge, um Störungen von außen abzuhalten.
3. Saubere Stromversorgung: Achten Sie darauf, dass die Spannungsquelle nicht selbst für Störungen sorgt, etwa ein Netzgerät mit nicht ausreichend geglätteter Ausgangsspannung. Sehr gut eignet sich eine Batterie.

Häufige Probleme und Lösungen

Wenn der Klang verzerrt ist, liegt das oft daran, dass der Verstärker überlastet ist. Das passiert, wenn das Eingangssignal zu stark ist oder der Lautsprecher zu viel Leistung benötigt. Um das zu beheben:

• Verringern Sie die Lautstärke des Eingangssignals.
• Verwenden Sie einen Lautsprecher mit einer höheren Impedanz, der weniger Strom benötigt.

Es kann auch helfen, die Verstärkung des LM386 zu senken, indem Sie den Kondensator zwischen Pin 1 und Pin 8 entfernen oder einen mit geringerer Kapazität verwenden.

Keine Ausgangsleistung: typische Fehler bei der Verdrahtung und wie man sie behebt

Wenn der LM386 keinen Ton ausgibt, liegt das oft an einem Verdrahtungsfehler. Prüfen Sie folgende Punkte:

• Ist die Stromversorgung korrekt angeschlossen (Pin 6 an Plus und Pin 4 an Masse)?
• Ist das Audiosignal richtig am Eingang (Pin 3) angeschlossen?
• Haben Sie den Lautsprecher korrekt an den Ausgang (Pin 5) angeschlossen?

Wenn all das stimmt, sollten Sie die Verbindungen nochmals auf lose Kabel oder kalte Lötstellen überprüfen.

Überhitzung des ICs: Ursachen und Schutzmaßnahmen

Wenn der LM386 überhitzt, liegt das häufig daran, dass der Verstärker zu stark belastet wird, z. B. durch einen Lautsprecher mit zu geringer Impedanz. Vermeiden Sie Lautsprecher, die weniger als 4 Ohm Impedanz haben, da diese das LM386-IC überlasten können.

Vergleich des LM386 mit ähnlichen ICs

Der LM386 ist nicht der einzige Audioverstärker-IC auf dem Markt. Hier ein Vergleich mit anderen gängigen ICs:

• Auch das KA2201 oder das TDA820 sind einfache Verstärker-ICs, mit denen sich leicht Verstärkerschaltungen aufbauen lassen. Auch dazu finden Sie auf dieser Seite einen Beitrag.
• Verstärker-IC TDA7350 zeichnet sich durch einen sehr geringen Aufwand an externen Bauteilen aus. Es ist ein kompletter Stereoverstärker, der in einem weiteren Spannungsbereich betrieben werden kann und bietet eine ordentliche Ausgangsleistung
• TDA2822: Dieses IC kann in Stereo verwendet werden, das heißt, es verstärkt zwei Audiosignale gleichzeitig. Es ist etwas leistungsstärker als der LM386, verbraucht aber auch mehr Strom.
• TDA2003: Auch dieses Verstärker-IC ist für höhere Leistungen ausgelegt (bis zu 10 Watt) und wird häufig in Autoradios verwendet. Auch es ist leistungsstärker als der LM386, aber auch größer und benötigt eine höhere Versorgungsspannung. Es lässt sich sogar als TDA2003-Spannungsverdoppler einsetzen.

Vorteile des LM386:

• Sehr geringe Leistungsaufnahme.
• Einfacher Aufbau mit wenigen Bauteilen.
• Ideal für tragbare, batteriebetriebene Geräte.

Nachteile des LM386:

• Begrenzte Ausgangsleistung (max. 1 Watt).
• Nicht geeignet für Anwendungen, die sehr hohe Leistung erfordern.

Fazit

Das LM386 ist ein vielseitiges und einfaches Audioverstärker-IC, der sich hervorragend für DIY-Projekte eignet. Es ist leicht zu verwenden, benötigt nur wenige externe Bauteile und ist effizient genug, um in tragbaren Geräten eingesetzt zu werden. Ob Sie einen kleinen Lautsprecher für unterwegs bauen oder einen Gitarrenverstärker für zu Hause basteln möchten – der LM386 ist eine gute Wahl.

Wenn Sie mehr über den LM386 erfahren möchten, sollten Sie sich das Datenblatt des ICs ansehen oder Online-Foren und Tutorials durchstöbern. Viel Erfolg bei Ihren Projekten!

Schauen Sie sich auch die anderen Verstärkerschaltungen auf dieser Seite an, die im Beitrag verlinkt wurden. Und wenn Sie einen Transistorverstärker bauen wollen, schauen Sie sich die Schaltung für einen Gegentaktverstärker mit Transistoren oder den Mikrofonverstärker an, der mit nur einer einzigen Batteriezelle mit 1,5 Volt auskommt und sehr sparsam im Stromverbrauch ist.

Ein UKW-Radio mit dem TDA7000 IC und dem LM386 finden Sie auf dieser Seite ebenfalls.

Das Datenblatt zum LM386 finden Sie hier