Bagaimana saya dapat secara efektif mengurangi tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan transistor?

Saya telah membangun sebuah rangkaian yang pada dasarnya menghubungkan garis keluar (output audio) dari perangkat pemutar musik ke satu set LED (sebenarnya setrip besar sekitar 200 LED), sehingga mereka berkedip sesuai waktu dengan musik (dari tutorial internet - I Saya sedikit pemula).

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Rangkaian saya bekerja sangat baik menggunakan laptop saya sebagai perangkat audio (menghubungkan sirkuit saya ke jack headphone di atasnya). Tetapi ketika saya menggunakan sesuatu yang lebih kecil seperti iPod, lampu hampir tidak menyala sama sekali.

Saya sudah mencoba menggunakan Pasangan Darlington (di bawah), tetapi itu memperburuk masalah. Inilah sebabnya saya pikir masalahnya adalah bahwa saluran audio tidak mencapai 0,7 volt di seluruh basis dan emitor yang perlu diaktifkan oleh transistor TIP31C (Pasangan Darlington berarti sekarang membutuhkan 1,4 volt untuk mengaktifkan).

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Dari penelitian saya, sepertinya menggunakan op amp mungkin jalan ke depan, untuk memperkuat sinyal audio out sebelum transistor TIP31C. Apakah seseorang dapat menyarankan satu, dan input mana yang harus saya hubungkan?

Saya juga membaca bahwa transistor Germanium hanya perlu 0.3v melintasi basis dan emitor untuk mengaktifkan, apakah itu berguna?

— Craig Walton
sumber

Saya menghapus 'terima kasih' secara eksplisit dari pos Anda. Anda dapat mengucapkan terima kasih dengan memutakhirkan jawaban baik apa pun yang masuk, dan melalui komentar untuk jawaban itu. (Suara positif adalah saluran yang disukai.)

— Adam Lawrence

Jawaban:

Singkatnya: Anda tidak bisa. Ambang 0,6V untuk BJT adalah konsekuensi dari fisika persimpangan PN silikon.

Transistor germanium akan berfungsi, tetapi Anda harus mengirimkannya melalui pos, dan itu akan mahal.

Op-amp rail-to-rail memang bisa menjadi pilihan.

Namun, solusi lain adalah membuat tegangan sinyal audio Anda lebih tinggi, daripada membuat ambang transistor lebih rendah. Anda bisa melakukan ini dengan dua cara:

Buat tegangan emitor lebih rendah

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sekarang, sinyal audio 0.6V lebih tinggi dari emitor. Tentu saja, Anda harus menemukan cara untuk mendapatkan catu daya 0,6V, dan mungkin menyesuaikannya untuk mendapatkan tindakan yang Anda inginkan. Ada cara lain ...

Tambahkan bias DC ke sinyal

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Di sini Anda dapat menyesuaikan pot untuk menambahkan sejumlah bias DC ke sinyal untuk mendapatkan sensitivitas yang Anda inginkan. Kapasitor berfungsi untuk mengisolasi DC ini dari sumber audio Anda sambil membiarkan sinyal AC lewat. Ini disebut kopling kapasitif .

R4 ada untuk membatasi arus basis jika R1 disesuaikan terlalu jauh. Tidak ada gunanya membiaskan sinyal di atas 0,7V karena itu berarti transistor selalu menyala, jadi R4 juga membuat rentang penyesuaian yang berguna dari R1 lebih luas.

Juga, perhatikan dalam kedua kasus saya telah menambahkan resistor ke basis transistor. Anda tidak ingin membuat kesalahan ini .

— Phil Frost
sumber

Saya mencoba menambahkan bias DC ke sinyal, meskipun satu masalah! Rangkaian saya adalah 12V, 4A (berasal dari transformator yang diperlukan untuk menyalakan 300 LED). Jadi ketika transistor TIP31C tidak menyala (jadi arus tidak mengalir melalui strip LED), pot harus mengambil 48 Watt, yang gagal. Saya tidak dapat menemukan pot yang memiliki peringkat daya hampir sebesar itu. Ada saran?

— Craig Walton

@CraigWalton 48 watt? Bagaimana menurut Anda? 12V pada pot adalah . Ini mungkin terlalu banyak untuk pot kecil, tetapi pot panel apa pun akan menanganinya dengan baik. Anda juga dapat menggunakan resistor tetap, bukan pot.

1 k Ω

$1k\Omega$

(12 V)^{2} / 1000 Ω = 0.144 W

$(12V)^2/1000\Omega = 0.144W$

— Phil Frost

@CraigWalton juga, saya kebetulan menemukan jawaban ini pada kopling kapasitif dan DC biasing: electronics.stackexchange.com/questions/60694/…

— Phil Frost

Saya salah paham tentang kekuatannya, saya pikir akan menjadi 12V * 4A = 48W. Saya membaca pertanyaan dan jawaban "Capacitive Coupling / DC Biasing", itu jauh lebih masuk akal sekarang. Saya berjuang untuk mencari tahu apa nilai kapasitansi untuk digunakan. Saya tahu bahwa saya harus menggunakan F = 1 / (2 π RC) di mana F adalah frekuensi terendah (20Hz), R adalah impedansi yang akan dikendarai di Ω, C adalah kapasitansi. Apakah impedansi dalam rangkaian biasing DC Anda di atas hanya menjadi apa pun "bagian bawah" dari resistansi pot, yaitu, seolah-olah ada 2 resistor tetap, itu hanya akan menjadi resistor bawah?

— Craig Walton

@CraigWalton tidak, itu akan menjadi kombinasi dari keduanya. Jika Anda membaca jawaban Olin yang saya tautkan di atas, ia akan menghitung secara terperinci impedansinya. Panci ini setara dengan R3 dan R4 di sirkuitnya, meskipun ia memiliki mereka terhubung sedikit berbeda. Anda dapat menghubungkan pot dengan cara yang sama. Atau, gunakan dan mungkin itu akan baik-baik saja. Jika ternyata bass tidak merespons dengan cukup baik, buat bass lebih besar. Jika Anda hanya mengedipkan lampu LED, Anda tidak perlu kesetiaan yang sangat tinggi. Jika Anda ingin lebih memahami, google "input impedansi umum emitor" atau ajukan pertanyaan baru.

1 μ F

$1\mu F$

— Phil Frost

Anda dapat menggunakan op-amp yang menerima input ke rail negatif, misalnya LM158 , untuk menggerakkan transistor switching utama (BJT atau MOSFET), dengan demikian:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Pengaturan di atas akan menyebabkan LED menyala pada puncak sinyal kurang dari 150 mV ke puncak.

Untuk gain yang lebih tinggi, kurangi R2.
Jika LED tetap menyala sepanjang waktu, kurangi gain dengan meningkatkan R2.
Untuk meningkatkan arus maksimum melalui LED, kurangi nilai R4 (dan sebaliknya)

The BAR28 Schottky Diode ditambahkan ke shunt bagian negatif dari sinyal input ke tanah, untuk mencegah mengekspos input op amp untuk terlalu rendah tegangan di bawah rel tanah.

— Anindo Ghosh
sumber

Saya juga akan merekomendasikan rangkaian op-amp, seperti yang sudah disarankan LM158. Ini cara yang bagus untuk memastikan bahwa rangkaian dapat dengan mudah diubah untuk mengakomodasi beberapa sumber audio yang berbeda. Satu-satunya peringatan saya adalah bahwa jika Anda menggunakan dioda untuk memblokir sinyal negatif seperti yang ditunjukkan, pastikan untuk menambahkan resistor ke input, atau Anda akan berisiko memotong audio, dan menyebabkan distorsi yang dapat didengar. Saya telah menemukan impedansi ear-bud tipikal berada di sekitar 32 ohm, jadi resistor sekitar 1K atau lebih tinggi harus mencegah masalah ini. (Maaf-- saya telah menambahkan saran ini sebagai komentar, tetapi saya belum memiliki "reputasi" yang cukup)

— Randy
sumber