¿Cómo puedo reducir efectivamente el voltaje necesario para activar un transistor?

He construido un circuito que básicamente conecta la salida de línea (salida de audio) de un dispositivo de reproducción de música a un conjunto de LED (en realidad, una gran tira de alrededor de 200 LED), para que parpadeen al ritmo de la música (de los tutoriales de Internet - I Soy un poco principiante).

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^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Mi circuito funciona muy bien usando mi computadora portátil como dispositivo de audio (conectando mi circuito a la toma de auriculares). Pero cuando uso algo más pequeño, como un iPod, las luces apenas se encienden.

Intenté usar un par Darlington (abajo), pero eso empeora el problema. Es por eso que creo que el problema es que la línea de salida de audio no alcanza los 0.7 voltios a través de la base y el emisor que el transistor TIP31C necesita activar (el par Darlington significa que ahora necesita 1.4 voltios para activarse).

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Según mi investigación, parece que usar un amplificador operacional podría ser el camino a seguir, para amplificar la señal de salida de audio antes del transistor TIP31C. ¿Alguien podría sugerir uno y a qué entradas debería conectarme?

También he leído que los transistores de germanio solo necesitan 0.3v en la base y el emisor para activarse, ¿sería útil?

— Craig Walton
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— Adam Lawrence

Respuestas:

En resumen: no puedes. El umbral de 0.6V para un BJT es una consecuencia de la física de las uniones PN de silicio.

Un transistor de germanio funcionaría, pero tendrá que pedirlo por correo, y será costoso.

Un amplificador operacional de riel a riel puede ser una opción.

Sin embargo, otra solución es aumentar el voltaje de la señal de audio, en lugar de disminuir el umbral del transistor. Podrías hacer esto de dos maneras:

Hacer que el voltaje del emisor sea más bajo

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Ahora, la señal de audio es 0.6V más alta que el emisor. Por supuesto, tendría que encontrar una forma de obtener una fuente de alimentación de 0.6V, y probablemente ajustarla para obtener la acción que desea. Hay otra forma ...

Agregue un sesgo de CC a la señal

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Aquí puede ajustar el potenciómetro para agregar una cierta cantidad de polarización DC a la señal para obtener la sensibilidad que desea. El condensador sirve para aislar esta CC de su fuente de audio mientras permite que pase la señal de CA. Esto se llama acoplamiento capacitivo .

R4 existe para limitar la corriente base en caso de que R1 se ajuste demasiado. No tiene sentido sesgar la señal por encima de 0.7V ya que eso significaría que el transistor siempre está encendido, por lo que R4 también amplía el rango de ajuste útil de R1.

Además, observe que en ambos casos he agregado una resistencia a la base del transistor. No quieres cometer este error .

— Phil Frost
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Intenté agregar un sesgo de CC a la señal, ¡un problema! Mi circuito es de 12V, 4A (proviene de un transformador que se necesita para alimentar los 300 LED). Entonces, cuando el transistor TIP31C no está encendido (por lo que la corriente no fluye a través de la tira de LED), el bote tenía que tomar 48 vatios, lo que lo sopló. No puedo encontrar ninguna olla que tenga una clasificación de potencia tan grande. ¿Alguna sugerencia?

— Craig Walton

1 k Ω

$1k\Omega$

(12 V)^{2} / 1000 Ω = 0.144 W

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

@CraigWalton también, acabo de encontrar esta respuesta sobre acoplamiento capacitivo y polarización de CC: electronics.stackexchange.com/questions/60694/…

— Phil Frost

No entendí el poder, pensé que sería 12V * 4A = 48W. Leí la pregunta y respuesta "Acoplamiento capacitivo / polarización de CC", ahora tiene mucho más sentido. Estoy luchando por descubrir qué valor de capacitancia usar. Sé que tengo que usar F = 1 / (2 π RC) donde F es la frecuencia más baja (20Hz), R es la impedancia que conducirá en Ω, C es la capacitancia. ¿La impedancia en su circuito de polarización de CC anterior será cualquiera que sea la "mitad inferior" de la resistencia de la olla, es decir, como si hubiera 2 resistencias fijas, solo será la resistencia inferior?

— Craig Walton

1 μ F

$1\mu F$

Puede usar un amplificador operacional que acepte la entrada al riel negativo, por ejemplo , LM158 , para controlar el transistor de conmutación principal (BJT o MOSFET), de esta manera:

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La disposición anterior hará que los LED se enciendan a una señal de entrada pico a pico de menos de 150 mV.

Para mayor ganancia, reduzca R2.
Si los LED permanecen encendidos todo el tiempo, reduzca la ganancia aumentando R2.
Para aumentar la corriente máxima a través de los LED, reduzca el valor de R4 (y viceversa)

El diodo Schottky BAR28 se agrega para derivar la parte negativa de la señal de entrada a tierra, para evitar exponer la entrada del amplificador operacional a un voltaje demasiado bajo por debajo del riel de tierra.

— Anindo Ghosh
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Yo también recomendaría un circuito de amplificador operacional, como el LM158 ya sugerido. Es una buena manera de garantizar que el circuito se pueda alterar fácilmente para acomodar varias fuentes de audio diferentes. Mi única precaución es que si usa un diodo para bloquear la señal negativa como se muestra, asegúrese de agregar una resistencia a la entrada, o correrá el riesgo de cortar el audio y causar una distorsión audible. He encontrado que la impedancia típica del audífono está en el vecindario de 32 ohmios, por lo que una resistencia de alrededor de 1K o más debería evitar este problema. (Lo siento, habría agregado esta sugerencia como comentario, pero todavía no tengo suficiente "reputación")

— Cachondo
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