Como posso efetivamente reduzir a tensão necessária para ativar um transistor?

9

Eu construí um circuito que basicamente conecta a saída de linha (saída de áudio) de um dispositivo de reprodução de música a um conjunto de LEDs (na verdade, uma enorme faixa de cerca de 200 LEDs), para que eles pisquem em sintonia com a música (dos tutoriais da Internet - I sou um pouco iniciante).

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Meu circuito funciona muito bem usando meu laptop como dispositivo de áudio (conectando meu circuito ao fone de ouvido nele). Mas quando uso algo menor, como um iPod, as luzes mal acendem.

Tentei usar um par Darlington (abaixo), mas isso piora o problema. É por isso que acho que o problema é que a saída de linha de áudio não está atingindo os 0,7 volts na base e no emissor que o transistor TIP31C precisa ativar (o Par Darlington significa que agora precisa de 1,4 volts para ativar).

esquemático

simule este circuito

Da minha pesquisa, parece que usar um amplificador operacional pode ser o caminho a seguir, para amplificar o sinal de saída de linha de áudio antes do transistor TIP31C. Alguém seria capaz de sugerir um e a quais entradas eu devo conectar?

Também li que os transistores de germânio precisam apenas de 0,3v na base e no emissor para ativar, isso seria útil?

Craig Walton
fonte
11
Eu removi os agradecimentos explícitos da sua postagem. Você pode expressar seu agradecimento votando positivamente todas as boas respostas recebidas e por meio de comentários a essas respostas. (Upvotes são o meio preferido.)
Adam Lawrence

Respostas:

11

Em resumo: você não pode. O limiar de 0,6V para um BJT é uma consequência da física das junções PN de silício.

Um transistor de germânio funcionaria, mas você precisará enviá-lo por correio e será caro.

Um amplificador operacional trilho a trilho pode ser uma opção.

No entanto, outra solução é aumentar a tensão do seu sinal de áudio, em vez de diminuir o limite do transistor. Você pode fazer isso de duas maneiras:

Reduza a tensão do emissor

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Agora, o sinal de áudio é 0,6V maior que o emissor. Obviamente, você teria que encontrar uma maneira de obter uma fonte de alimentação de 0,6V e provavelmente ajustá-la para obter exatamente a ação que deseja. Existe outra maneira ...

Adicione um viés DC ao sinal

esquemático

simule este circuito

Aqui você pode ajustar o pote para adicionar uma certa quantidade de polarização DC ao sinal para obter a sensibilidade desejada. O capacitor serve para isolar esse DC da sua fonte de áudio enquanto permite que o sinal CA passe. Isso é chamado de acoplamento capacitivo .

R4 existe para limitar a corrente de base no caso de R1 ser ajustado muito longe. Não há sentido em desviar o sinal acima de 0,7V, pois isso significaria que o transistor está sempre ligado, então o R4 também aumenta a faixa de ajuste útil do R1.

Observe também que, nos dois casos, adicionei um resistor à base do transistor. Você não quer cometer esse erro .

Phil Frost
fonte
Eu tentei adicionar um viés DC ao sinal, um problema! Meu circuito é de 12V, 4A (vem de um transformador necessário para alimentar os 300 LEDs). Portanto, quando o transistor TIP31C não está ligado (a corrente não está fluindo através da faixa de LED), o pote estava tendo que tomar 48 Watts, o que explodiu. Não consigo encontrar potes com uma potência tão grande. Alguma sugestão?
Craig Walton
@CraigWalton 48 watts? Como você imagina? 12V em um pote de é . Isso pode ser demais para um pote pequeno, mas qualquer pote para montagem em painel irá lidar bem com isso. Você também pode usar resistores fixos em vez de um pote. ( 12 V ) 2 / 1000 Ω = 0,144 W1kΩ(12V)2/1000Ω=0.144W
Phil Geada
@CraigWalton também, eu só aconteceu para encontrar esta resposta no acoplamento capacitivo e polarização DC: electronics.stackexchange.com/questions/60694/...
Phil Geada
Eu não entendi o poder, pensei que seria 12V * 4A = 48W. Eu li a pergunta e resposta "Acoplamento capacitivo / polarização DC", e faz muito mais sentido agora. Estou lutando para descobrir qual valor de capacitância usar. Eu sei que tenho que usar F = 1 / (2 π RC) onde F é a frequência mais baixa (20Hz), R é a impedância em que ele dirige Ω, C é a capacitância. A impedância no seu circuito de polarização CC acima será apenas a "metade inferior" da resistência do pote, ou seja, como se houvesse 2 resistores fixos, será apenas o resistor inferior?
Craig Walton
11
@ CraigWalton não, será uma combinação dos dois. Se você ler a resposta de Olin, que eu liguei acima, ele calculará a impedância em detalhes. O pote é equivalente a R3 e R4 em seu circuito, embora ele os conecte de maneira ligeiramente diferente. Você pode conectar o pote da mesma forma. Ou use e provavelmente tudo ficará bem. Se você achar que ele não responde bem aos graves, aumente. Se você está apenas piscando um LED, não precisa de alta fidelidade. Se você quiser entender mais, pesquise no Google "emissor comum de impedância de entrada" ou faça uma nova pergunta. 1μF
Phil Geada
3

Você pode usar um amplificador operacional que aceite entrada no trilho negativo, por exemplo , LM158 , para acionar o transistor de comutação principal (BJT ou MOSFET), assim:

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

A disposição acima fará com que os LEDs acendam a menos de 150 mV de pico a pico do sinal de entrada.

  • Para maior ganho, reduza R2.
  • Se os LEDs permanecerem acesos o tempo todo, reduza o ganho aumentando R2.
  • Para aumentar a corrente máxima através dos LEDs, reduza o valor de R4 (e vice-versa)

O diodo Schottky da BAR28 é adicionado para desviar a parte negativa do sinal de entrada para o terra, para evitar a exposição da entrada do amplificador operacional a uma voltagem muito baixa abaixo do trilho de aterramento.

Anindo Ghosh
fonte
0

Eu também recomendaria um circuito op-amp, como o LM158 já sugerido. É uma boa maneira de garantir que o circuito possa ser facilmente alterado para acomodar várias fontes de áudio diferentes. Meu único cuidado é que, se você usar um diodo para bloquear o sinal negativo, como mostrado, certifique-se de adicionar um resistor à entrada, ou corre o risco de cortar o áudio e causar distorção audível. Descobri que a impedância típica do ouvido é de aproximadamente 32 ohms; portanto, um resistor em torno de 1K ou superior deve evitar esse problema. (Desculpe - eu teria adicionado essa sugestão como comentário, mas ainda não tenho "reputação" suficiente)

Randy
fonte