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NF-Verstärker mit integriertem Schaltkreis 386



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Von den Tönen müssen wir noch wissen, dass sie nicht so eckig daherkommen wie beim 555-Piepser. Sie kommen schön kurvig daher wie in unserem Stromnetz. Das ist die Spannung im Stromnetz mit der Zeit.

Sinuskurve

Sie steigt zuerst steil, dann immer weniger steil und schließlich an ihrem Scheitelpunkt für ganz kurze Zeit gar nicht mehr an. Danach geht es zuerst langsam, dann immer schneller abwärts. Schließlich ist die Spannung kurz auf ihrem Nullpunkt. Dann kehrt sich die Spannung um, sie wird negativ und vollführt dieselbe Rundung, nun aber nach unten. Das Ganze wiederholt sich, und zwar 50 mal in der Sekunde.

Diese Kurven gibt es nicht nur im Stromnetz. Wenn eine Geigen- oder Gitarrenseite angeregt und dann in Ruhe gelassen wird, bewegt sich die Seite ausklingend ebenso. Unsere Stimme produziert auch solche Kurven, aber die sind nicht so rein, sondern aus mehreren verschiedenen solcher Schwingungen zusammengesetzt. Die Kurvenform heißt Sinuskurve.

Der Stromnetzsinus hat eine Spannung von über 320 V, das ist deutlich mehr als unsere Batterie liefert. Viel kleinere Spannungen produzieren Mikrofone, die den Schall aufnehmen und in elektrische Spannungen umwandeln. Um das zu messen können wir den Lautsprecher aus dem letzten Experiment verwenden. Der produziert nämlich auch eine Spannung, wenn man ihn anschreit. Wenn das Messgerät in der Einstellung "Wechselspannung V~" fein genug misst (billige Messgeräte machen das nicht), dann sehen wir bei normaler Sprache eine Spannung von etwa 0,01 V oder 10 mV, beim Schreien bis zu 50 mV.

Damit lässt sich kein Elektromotor betreiben. Deshalb muss man diese schwachen Signale erst verstärken, bevor man mit ihnen was anfangen kann. Genau das macht der IC 386. Er verstärkt die geringe Spannung je nach Einstellung etwa 20- oder 200-fach, macht aus 10 mV etwa 200 mV oder auch 2 V. Und treibt damit einen Lautsprecher an.

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Die Schaltung

Die Schaltung ist rund um den Verstärker-IC 386 aufgebaut.

Schaltbild NF-Verstärker

Das schwache Eingangssignal wird über einen Kondensator von 470 nF (zur Abtrennung von Gleichspannung) auf den Lautstärkeregler, ein Potentiometer mit 10 kΩ, eingekoppelt. Der Regler teilt die Eingangsspannung auf und führt die geregelte Teilspannung dem positiven Verstärkereingang zu. Der negative Eingang liegt auf Masse (Minuspol der Stromversorgung).

Der 386 verstärkt das Eingangssignal 20-fach, bei geschlossenem Jumper und zwischen den Pins 1 und 8 angeschlossenem 10µF-Elko 200-fach. Der 100nF-Kondensator stabilisiert den Verstärker.

Das Ausgangssignal geht über einen 220µF-Elko zur Gleichstromtrennung auf den Lautsprecher. Die Kombination aus 470nF-Kondensator und 10Ω-Widerstand unterdrückt die Schwingneigung der Schaltung bei hohen Frequenzen.

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Die Bauteile

NF-Verstärker-IC 386

Das hier ist das IC. Pin 1 ist hier mit einem Klecks markiert.

LM386

Es hat folgende Anschlüsse:

Pin #Englische
Bezeichnung
Deutsche
Bezeichnung
Funktion des Anschlusses
1GAINVerstärkung Bei Kopplung mit Pin 8 erhöhte Verstärkung
2-INPUTInvertierter Eingang
3+INPUTNicht-invertierter Eingang Normales Eingagssignal wird hier eingekoppelt
4GNDMinus Negative Betriebsspannung
5VOUTAusgang Lautsprecherausgang, gleichstommäßig auf halber Betriebsspannung, daher Wechselspannung mit einem Elko abtrennen
6VsPlus Positive Betriebsspannung, +4 ... 12V
7BYPASSÜberbrücken Bei erhöhter Verstärkung Abblocken des negativen Eingangs mit einem 100nF-Kondensator nach Minus
8GAINVerstärkung Bei Kopplung mit Pin 1 erhöhte Verstärkung


Die interne Funktion des IC ist weiter unten beschrieben.

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Die Kondensatoren

Der Kondensator mit 470 nF sieht so oder ähnlich aus:

470 nF

Der Kondensator mit 47 nF sieht so oder ähnlich aus:

47 nF

Der Elko mit 220 µF sieht so oder ähnlich aus. Bei ihm ist der Minuspol wieder gekennzeichnet, damit er nicht falsch herum Spannung kriegt.

220 µF

Den 100nF-Kondensator und den 10µF-Elko kennen wir aus früheren Experimenten.

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Der Widerstand

Der Widerstand von 10 Ω trägt einen braunen (= 1), zwei schwarze (zweimal 0) und einen goldenen Ring. Der goldene Ring bedeutet: teile den Wert durch zehn (100 / 10 = 10). Der Widerstand sieht so aus:

220 µF



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Der Lautsprecher

Den Lautsprecher kennen wir schon.

Lautsprecher

Das Potentiometer

Das Potentiometer ist ein regelbarer Widerstand. Es ähnelt einem Trimmer, nur ist zum Einstellen eine Achse an den Schieber angebaut. Auf die Drehachse können wir einen Drehknopf anbringen.

Poti Potiknopf

Der Knopf wird auf die Achse aufgeschoben und mit einem kleinen Schraubendreher die Schraube eingedreht.

Poti mit Knopf

Solche Potis gibt es in ganz vielen Ausführungen. Das Bauteil, das wir verwenden, hat aber zwei Besonderheiten. Die Widerstandsschicht ist nicht gleichmäßig dick und der Widerstand ändert sich nicht gleichförmig, sondern so:

Potikurve

Diese Kurve heißt "Exponentialkurve". Der Höreindruck verläuft nämlich nicht linear: leise Töne nehmen wir sehr viel stärker wahr. Um den Eindruck zu haben, etwas sei doppelt so laut, braucht es mehr als das Doppelte an Spannung. Die Kurve ist unserer Gehörempfindlichkeit angepasst.

Die zweite Besonderheit des Potentiometers ist, dass es einen angebauten Schalter hat. Den können wir benutzen, um unseren Verstärker ein- und auszuschalten.

Potischalter

Der Schalter ist hinten angeflanscht und hat zwei Anschlüsse. Im Schaltbild ist der Schalter extra eingezeichnet, in Wirklichkeit ist er Teil des Potis.

Die Anschlüsse des Potis passen nicht in die Löcher des Experimentierboards. Daher muss an alle fünf Anschlüsse ein kurzes Drahtstück angelötet werden. Dazu kann man die abgeschnittenen Drahtenden der Widerstände aus früheren Experimenten verwenden.

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Die Bauteilliste

Die Bauteile sind vom Zimmermann-Elekronikshop Darmstadt oder Versandhandel Reichelt oder beim Versandhandel Conrad erhätlich.

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Aufbau der Schaltung

Zum Aufbau beginnen wir mit dem Poti. Wir löten an alle Anschlüsse kurze Drahtstücke an und kürzen diese dann mit der Petze auf etwa gleiche Länge.

Potidraht Potidraht kurz

Das so vorbereitete Poti setzen wir zusammen mit dem Batterieanschluss und zwei Brücken so auf das Experimentierboard.

Aufbau Stufe 1

Nun sollten die +9 V nur auf der Stromversorgungsschiene aufliegen wenn der Schalter des Poti angeschaltet ist. Wir können das mit dem Messgerät und zwei kurzen Drahtstücken in der Stromversorgungsschiene kontrollieren.

Dann setzen wir das IC in der Fassung ein und stellen die Versorgungsleitungen an Pin 6 (Plus, in obere Versogungsschiene) und Pin 4 (Minus, an untere Versorgungsschiene) her.

Aufbau Stufe 2

Jetzt folgt die Beschaltung des Ausgangs an Pin 5 des IC. Der 47nF-Kondensator geht über den 10Ω-Widerstand an Minus. Den 220µF-Elko schließen wir von der Plus-Seite her über eine Drahtbrücke an Pin 5 an. Seine Minus-Seite geht an den Lautsprecheranschluss. Der zweite Lautsprecheranschluss wird mit Minus verbunden. Damit das funktioniert, ist noch eine kleine unscheinbare Brücke eingebaut.

Aufbau Stufe 3

Jetzt kommt der Eingang des IC dran. Die Mitte des Potiwiderstands geht an den Eingang des IC an Pin 3 (roter Draht). Das Ende des Potis, das beim vollen Aufdrehen der Lautstärke erreicht wird, geht an den 470nF-Kondensator (violetter Draht). Der dritte Potianschluss geht an Minus bei der unteren Versorgungsschiene (gelber Draht rechts). Um ein Eingangssignal anzuschließen, kann die andere Seite des 470nF-Kondensators noch mit einem 2-Pin-Anschluss verbunden werden, dessen andere Seite an Minus geht (Pin ist hier nicht gesteckt).

Aufbau Stufe 4

Jetzt kommt die Verstärkungsregelung dran. Von Pin 8 des IC geht es an die Minusseite des 10µF-Elkos. Dessen Plusseite geht an zwei Steckpins, die mit einem Jumper verbunden werden können (der Jumper ist nicht gesteckt). Die andere Seite der Steckpins geht an Pin 1 des IC.

Aufbau Stufe 5

Nun kommt der 100nF-Bypass-Kondensator dran. Er geht mit einem Anschluss an Pin 7 des IC, mit der anderen Seite nach Minus auf der oberen Schiene. Das Minus der oberen Versorgungsschiene wird noch mit dem unteren Minus der Versorgungsschiene verbunden (oranger Draht).

Aufbau Stufe 7 Aufbau Stufe 6

Wenn wir jetzt noch die Batterie anschließen ist unser Verstärker erst mal komplett.

Aufbau Stufe 8



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Die Schaltung testen

Beim Einschalten mit dem Potischalter sollten wir ein Knacken aus dem Lautsprecher hören. Das ist schon mal ein gutes Zeichen.

Wenn wir jetzt die Lautstärke aufdrehen und mit dem Finger den Anschluss des 470nF-Kondensators am Eingang berühren, dann sollten wir ein mehr oder weniger lautes Brummen im Lautsprecher hören. Das Signal ist der Netzbrumm, den unser Körper aus dem umliegenden 50Hz-Stromnetz aufnimmt und der bei einigen 10 mV Spannung liegt. Wenn wir den Finger gleichzeitig auf beide Eingangspins legen, sollte er leiser werden.

Wenn uns der Brumm zu leise ist, können wir noch den Jumper stecken und damit die Verstärkung auf 200-fach erhöhen. Dann sollte der Brumm kräftig zu hören sein.

Der einfachste Aufnehmer für Schall wäre ein zweiter Lautsprecher. Den können wir direkt an den Eingang anschließen. Der Jumper sollte dabei gesetzt werden.

Wer eins hat, kann ein Mikrofon an den Verstärker anschließen. Bei dynamischen Mikrofonen funktioniert unser Verstärker bei gesetztem Jumper. Das Bild zeigt so ein Mikro, das es recht günstig bei jedem gut sortierten Elektronik-Fachhändler von sehr billig bis einige 100 € zu kaufen gibt.

Dynamisches Mikro

Der Verstärker funktioniert auch mit einem Elektretmikrofon, wie es hier zu sehen ist. Die gibt es auch im Elektronikhandel. Der mit dem Metallgehäuse verbundene Anschluss ist Minus.

Elektretmikrofon

Elektretmikrofone brauchen eine Stromversorgung über einen Vorwiderstand, wie in der Schaltung zu sehen. Das Signal wird am 470nF-Kondensator angekoppelt.

Elektret am Verstärker

Das sind nur ein paar Beispiele, was man mit dem Verstärker alles anstellen kann.

Wie es funktioniert

Das hier ist die etwas kompliziert aussehende Innenarchitektur des 386.

Innenaufbau 386

Integriert sind: Der 1,35k-Widerstand ist nach außen zugänglich und kann zur Erhöhung der Verstärkung überbrückt werden (GAIN-Abschlüsse).

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©2012 by Gerhard Schmidt