Wie kann ich die zum Aktivieren eines Transistors erforderliche Spannung effektiv reduzieren?

Ich habe eine Schaltung gebaut, die im Grunde den Line-Out (Audioausgang) eines Musikwiedergabegeräts mit einer Reihe von LEDs (eigentlich ein riesiger Streifen mit etwa 200 LEDs) verbindet, sodass sie im Takt der Musik blinken (aus Internet-Tutorials - I bin ein bisschen Anfänger).

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Meine Schaltung funktioniert sehr gut mit meinem Laptop als Audiogerät (Verbinden meiner Schaltung mit der Kopfhörerbuchse darauf). Aber wenn ich etwas Kleineres wie einen iPod verwende, gehen die Lichter kaum an.

Ich habe versucht, ein Darlington-Paar (unten) zu verwenden, aber das macht das Problem noch schlimmer. Aus diesem Grund denke ich, dass das Problem darin besteht, dass der Audioausgang nicht die 0,7 Volt an Basis und Emitter erreicht, die der TIP31C-Transistor aktivieren muss (das Darlington-Paar bedeutet, dass er jetzt 1,4 Volt zum Aktivieren benötigt).

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Nach meinen Recherchen sieht es so aus, als ob die Verwendung eines Operationsverstärkers der Weg nach vorne sein könnte, um das Audio-Line-Out-Signal vor dem TIP31C-Transistor zu verstärken. Könnte jemand einen vorschlagen und an welche Eingänge ich anschließen sollte?

Ich habe auch gelesen, dass Germanium-Transistoren nur 0,3 V über Basis und Emitter benötigen, um zu aktivieren. Wäre das nützlich?

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Antworten (3)

Kurz gesagt: Sie können nicht. Der Schwellenwert von 0,6 V für einen BJT ist eine Folge der Physik von Silizium-PN-Übergängen.

Ein Germanium-Transistor würde funktionieren, aber Sie müssen ihn per Post bestellen, und er wird teuer sein.

Ein Rail-to-Rail-Operationsverstärker könnte tatsächlich eine Option sein.

Eine andere Lösung besteht jedoch darin, die Spannung Ihres Audiosignals höher zu machen, anstatt die Transistorschwelle niedriger zu machen. Sie können dies auf zwei Arten tun:

Stellen Sie die Emitterspannung niedriger ein

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Jetzt ist das Audiosignal 0,6 V höher als der Emitter. Natürlich müssten Sie einen Weg finden, um eine 0,6-V-Stromversorgung zu erhalten, und sie wahrscheinlich anpassen, um genau die gewünschte Aktion zu erzielen. Es geht auch anders...

Fügen Sie dem Signal eine DC-Vorspannung hinzu

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Hier können Sie das Poti so einstellen, dass dem Signal eine gewisse DC-Vorspannung hinzugefügt wird, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erhalten. Der Kondensator dient dazu, diesen Gleichstrom von Ihrer Audioquelle zu isolieren, während das Wechselstromsignal durchgelassen wird. Dies wird als kapazitive Kopplung bezeichnet .

R4 dient dazu, den Basisstrom zu begrenzen, falls R1 zu weit eingestellt wird. Es macht keinen Sinn, das Signal über 0,7 V vorzuspannen, da dies bedeuten würde, dass der Transistor immer eingeschaltet ist, sodass R4 auch den nützlichen Einstellbereich von R1 erweitert.

Beachten Sie auch, dass ich in beiden Fällen einen Widerstand zur Transistorbasis hinzugefügt habe. Diesen Fehler wollen Sie nicht machen .

Ich habe versucht, dem Signal eine DC-Vorspannung hinzuzufügen, aber ein Problem! Meine Schaltung ist 12 V, 4 A (sie kommt von einem Transformator, der benötigt wird, um die 300 LEDs mit Strom zu versorgen). Wenn also der TIP31C-Transistor nicht eingeschaltet ist (also kein Strom durch den LED-Streifen fließt), musste der Topf 48 Watt aufnehmen, was ihn durchbrannte. Ich kann keine Töpfe finden, die eine annähernd so große Nennleistung haben. Irgendwelche Vorschläge?
@CraigWalton 48 Watt? Wie kommst du darauf? 12V auf einem 1 k Ω Topf ist ( 12 v ) 2 / 1000 Ω = 0,144 W . Das mag für einen winzigen Trimmtopf zu viel sein, aber jeder Potentiometer für die Schalttafelmontage wird damit gut zurechtkommen. Anstelle eines Potis können Sie auch Festwiderstände verwenden.
@CraigWalton auch, ich habe gerade diese Antwort auf kapazitive Kopplung und DC-Vorspannung gefunden: electronic.stackexchange.com/questions/60694/…
Ich habe die Leistung falsch verstanden, ich dachte, es wären 12 V * 4 A = 48 W. Ich habe die Frage und Antwort "Kapazitive Kopplung / DC-Vorspannung" durchgelesen, sie macht jetzt viel mehr Sinn. Ich habe Mühe herauszufinden, welchen Kapazitätswert ich verwenden soll. Ich weiß, dass ich F = 1 / (2 π RC) verwenden muss, wobei F die niedrigste Frequenz (20 Hz) ist, R die Impedanz ist, die in Ω angesteuert wird, C die Kapazität ist. Wird die Impedanz in Ihrer obigen DC-Vorspannungsschaltung genau die "untere Hälfte" des Poti-Widerstands sein, das heißt, als ob es 2 Festwiderstände gäbe, wäre es nur der untere Widerstand?
@CraigWalton nein, es wird eine Kombination aus beidem sein. Wenn Sie Olins Antwort durchlesen, die ich oben verlinkt habe, geht er die Berechnung der Impedanz im Detail durch. Der Topf entspricht R3 und R4 in seiner Schaltung, obwohl er sie etwas anders angeschlossen hat. Sie könnten den Topf ähnlich anschließen. Oder verwenden 1 μ F und wahrscheinlich wird es gut. Wenn Sie feststellen, dass es nicht gut genug auf Bass reagiert, machen Sie es größer. Wenn Sie nur eine LED blinken lassen, brauchen Sie keine Super-High-Fidelity. Wenn Sie mehr verstehen möchten, googeln Sie "Eingangsimpedanz gemeinsamer Emitter" oder stellen Sie eine neue Frage.
@CraigWalton, haben Sie auch keine Angst, einen Topf mit höherem Widerstand für R1 zu verwenden. Es sagt 1k hauptsächlich, weil dies die Standardeinstellung in Circuitlab ist. Wenn Sie es zu groß machen, funktioniert die Schaltung nicht mehr, aber es wird nichts beschädigt. Die Details des Warum reichen für eine neue Frage, aber etwas Experimentieren schadet nicht.
Am Ende habe ich 2 Widerstände anstelle eines Topfes verwendet (wenn ich mich nicht irre, ist es wirklich genau das gleiche "Spannungsteiler" -Konzept wie ein Topf, aber nur nicht variabel, es sei denn, Sie tauschen Widerstände aus). Ich habe durch Experimentieren herausgefunden, dass 102 kΩ oben und 13 kΩ unten für meine Zwecke am besten geeignet sind. Niedrigere Widerstände (ungefähr unter 1k) begannen zu überhitzen. Danke für Ihre Hilfe!
Ich weiß, dass Ihr Beitrag alt ist, aber ich würde vorschlagen, einen Haftungsausschluss hinzuzufügen, dass das Setzen des Potentiometers im Beispiel „Hinzufügen einer DC-Vorspannung zum Signal“ zu einer plötzlichen Freisetzung des magischen blauen Rauchs führen kann
@Ferrybig Guter Punkt. Ich habe gerade die Schaltung so repariert, dass das nicht passieren kann.

Sie können einen Operationsverstärker verwenden, der Eingaben an die negative Schiene akzeptiert, z. B. LM158 , um den Hauptschalttransistor (BJT oder MOSFET) anzusteuern, also:

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Die obige Anordnung bewirkt, dass die LEDs bei weniger als 150 mV Spitze-zu-Spitze-Eingangssignal aufleuchten.

  • Reduzieren Sie für eine höhere Verstärkung R2.
  • Wenn die LEDs die ganze Zeit eingeschaltet bleiben, verringern Sie die Verstärkung, indem Sie R2 erhöhen.
  • Um den maximalen Strom durch die LEDs zu erhöhen, verringern Sie den Wert von R4 (und umgekehrt)

Die BAR28- Schottky-Diode wird hinzugefügt, um den negativen Teil des Eingangssignals auf Masse zu überbrücken, um zu verhindern, dass der Operationsverstärkereingang einer zu niedrigen Spannung unterhalb der Masseschiene ausgesetzt wird.

Ich würde auch eine Operationsverstärkerschaltung empfehlen, wie die bereits vorgeschlagene LM158. Dies ist ein guter Weg, um sicherzustellen, dass die Schaltung leicht geändert werden kann, um mehrere verschiedene Audioquellen aufzunehmen. Meine einzige Vorsicht ist, dass Sie, wenn Sie eine Diode verwenden, um das negative Signal wie gezeigt zu blockieren, unbedingt einen Widerstand zum Eingang hinzufügen, oder Sie riskieren, das Audio zu beschneiden und hörbare Verzerrungen zu verursachen. Ich habe festgestellt, dass die typische Impedanz von Ohrstöpseln in der Nähe von 32 Ohm liegt, daher sollte ein Widerstand von etwa 1 K oder höher dieses Problem verhindern. (Entschuldigung - ich hätte diesen Vorschlag als Kommentar hinzugefügt, aber ich habe noch nicht genug "Ruf")

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