Jak mogę skutecznie zmniejszyć napięcie potrzebne do aktywacji tranzystora?

Zbudowałem obwód, który w zasadzie łączy wyjście liniowe (wyjście audio) odtwarzacza muzyki z zestawem diod LED (właściwie ogromny pasek około 200 diod LED), więc migają w rytm muzyki (z samouczków internetowych - I jestem trochę początkującym).

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Mój obwód działa bardzo dobrze, używając laptopa jako urządzenia audio (podłączając mój obwód do gniazda słuchawkowego). Ale kiedy używam czegoś mniejszego, takiego jak iPod, światła ledwo się włączają.

Próbowałem użyć pary Darlington (poniżej), ale to pogarsza problem. Dlatego myślę, że problem polega na tym, że wyjście liniowe audio nie dochodzi do 0,7 wolta przez bazę i emiter, który tranzystor TIP31C musi aktywować (para Darlington oznacza, że potrzebuje teraz 1,4 wolta do aktywacji).

schematyczny

^{zasymuluj ten obwód}

Z moich badań wynika, że zastosowanie wzmacniacza operacyjnego może być sposobem na wzmocnienie sygnału wyjścia audio przed tranzystorem TIP31C. Czy ktoś byłby w stanie zasugerować jeden i do jakich wejść powinienem się podłączyć?

Czytałem również, że tranzystory germanu potrzebują tylko 0,3 V w poprzek bazy i emitera, aby aktywować, czy to byłoby przydatne?

— Craig Walton
źródło

Usunąłem wyraźne podziękowania z Twojego postu. Możesz wyrazić swoją wdzięczność, oceniając wszelkie dobre odpowiedzi, które się pojawią, i komentując te odpowiedzi. (Pozytywne opinie są preferowanym kanałem.)

— Adam Lawrence

Odpowiedzi:

W skrócie: nie możesz. Próg 0,6 V dla BJT jest konsekwencją fizyki połączeń krzemu PN.

Tranzystor germanowy będzie działał, ale będziesz musiał go wysłać pocztą, a to będzie drogie.

Wzmacniacz operacyjny typu rail-to-rail rzeczywiście może być opcją.

Jednak innym rozwiązaniem jest zwiększenie napięcia sygnału audio zamiast obniżania progu tranzystora. Możesz to zrobić na dwa sposoby:

Obniż napięcie emitera

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Teraz sygnał audio jest o 0,6 V wyższy niż emiter. Oczywiście musiałbyś wymyślić sposób na uzyskanie zasilacza 0,6 V i prawdopodobnie dostosuj go, aby uzyskać tylko pożądaną akcję. Jest inny sposób ...

Dodaj napięcie wstępne DC do sygnału

schematyczny

^{zasymuluj ten obwód}

Tutaj możesz dostosować pulę, aby dodać pewną wartość odchylenia DC do sygnału, aby uzyskać pożądaną czułość. Kondensator służy do izolowania tego prądu stałego od źródła audio, umożliwiając jednocześnie przejście sygnału prądu przemiennego. Nazywa się to sprzężeniem pojemnościowym .

R4 istnieje, aby ograniczyć prąd bazowy w przypadku, gdy R1 zostanie zbyt daleko ustawiony. Nie ma sensu przesuwać sygnału powyżej 0,7V, ponieważ oznaczałoby to, że tranzystor jest zawsze włączony, więc R4 poszerza również użyteczny zakres regulacji R1.

Zauważ też, że w obu przypadkach dodałem rezystor do podstawy tranzystora. Nie chcesz popełnić tego błędu .

— Phil Frost
źródło

Próbowałem dodać do sygnału odchylenie prądu stałego, ale jeden problem! Mój obwód to 12V, 4A (pochodzi z transformatora potrzebnego do zasilania 300 diod LED). Więc kiedy tranzystor TIP31C nie jest włączony (więc prąd nie przepływa przez pasek LED), garnek musiał wziąć 48 watów, co go rozwaliło. Nie mogę znaleźć żadnych doniczek, które miałyby tak dużą moc znamionową. Jakieś sugestie?

— Craig Walton

@CraigWalton 48 watów? Jak się masz? 12V na a

1 k Ω

$1k\Omega$ garnek jest

(12 V)^{2} / 1000 Ω = 0.144 W

$(12V)^2/1000\Omega = 0.144W$ . To może być za dużo jak na małą doniczkę do przycinania, ale każda doniczka na panel poradzi sobie z tym dobrze. Możesz również użyć stałych rezystorów zamiast puli.

— Phil Frost

@CraigWalton również znalazłem tę odpowiedź na temat sprzężenia pojemnościowego i polaryzacji prądem stałym: electronics.stackexchange.com/questions/60694/...

— Phil Frost

Źle zrozumiałem moc, myślałem, że będzie to 12V * 4A = 48 W. Przeczytałem to pytanie i odpowiedź „Sprzężenie pojemnościowe / promowanie prądu stałego”, teraz ma to o wiele więcej sensu. Próbuję dowiedzieć się, jakiej wartości pojemności należy użyć. Wiem, że muszę użyć F = 1 / (2 π RC), gdzie F to najniższa częstotliwość (20 Hz), R to impedancja, którą będzie napędzał w Ω, C to pojemność. Czy impedancja w obwodzie napinającym DC powyżej będzie równa „dolnej połowie” rezystancji potencjometru, to znaczy tak, jakby gdyby były 2 stałe rezystory, będzie to tylko rezystor dolny?

— Craig Walton

@CraigWalton nie, będzie to jakaś kombinacja tych dwóch. Jeśli przeczytasz odpowiedź Olina, którą zamieściłem powyżej, szczegółowo oblicza impedancję. Pula jest równa R3 i R4 w jego obwodzie, chociaż ma je nieco inaczej połączone. Możesz podłączyć garnek w podobny sposób. Albo użyj

1 μ F

$1\mu F$ i prawdopodobnie będzie dobrze. Jeśli okaże się, że bas nie reaguje wystarczająco dobrze na bas, zwiększ go. Jeśli tylko mrugasz diodą LED, nie potrzebujesz super wysokiej wierności. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, przejdź do Google „wspólny emiter impedancji wejściowej” lub zadaj nowe pytanie.

— Phil Frost

Możesz użyć wzmacniacza operacyjnego , który akceptuje wejście na szynę ujemną, np. LM158 , do sterowania głównym tranzystorem przełączającym (BJT lub MOSFET), a zatem:

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Powyższe ustawienie spowoduje, że diody LED zapalą się przy mniej niż 150 mV szczytowym sygnale wejściowym.

Aby uzyskać większy zysk, zmniejsz R2.
Jeśli diody LED pozostają włączone przez cały czas, zmniejsz wzmocnienie, zwiększając R2.
Aby zwiększyć maksymalny prąd przez diody LED, zmniejsz wartość R4 (i odwrotnie)

BAR28 Schottky'ego Dioda dodano do manewrowania ujemny część sygnału wejściowego do ziemi, aby uniknąć narażania wejście wzmacniacza zbyt niskiego napięcia poniżej szyny gruntu.

— Anindo Ghosh
źródło

Ja również poleciłbym obwód wzmacniacza operacyjnego, taki jak już sugerowany LM158. To dobry sposób na zapewnienie łatwej zmiany obwodu w celu dostosowania go do kilku różnych źródeł dźwięku. Moją jedyną ostrożnością jest to, że jeśli użyjesz diody do zablokowania ujemnego sygnału, jak pokazano, pamiętaj, aby dodać rezystor do wejścia, w przeciwnym razie ryzykujesz obcięcie dźwięku i spowoduje słyszalne zniekształcenie. Znalazłem, że typowa impedancja w uchu znajduje się w okolicach 32 omów, więc rezystor około 1K lub wyższy powinien zapobiec temu problemowi. (Przepraszam - dodałbym tę sugestię jako komentarz, ale nie mam jeszcze wystarczającej „reputacji”)

— Niespokojny
źródło