Comment puis-je réduire efficacement la tension nécessaire pour activer un transistor?

J'ai construit un circuit qui connecte fondamentalement la sortie de ligne (sortie audio) d'un appareil de lecture de musique à un ensemble de LED (en fait une énorme bande d'environ 200 LED), afin qu'elles clignotent au rythme de la musique (à partir de tutoriels Internet - I suis un peu débutant).

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^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Mon circuit fonctionne très bien en utilisant mon ordinateur portable comme périphérique audio (en connectant mon circuit à la prise casque de celui-ci). Mais quand j'utilise quelque chose de plus petit comme un iPod, les lumières s'allument à peine.

J'ai essayé d'utiliser une paire Darlington (ci-dessous), mais cela aggrave le problème. C'est pourquoi je pense que le problème est que la sortie audio n'atteint pas les 0,7 volts à travers la base et l'émetteur que le transistor TIP31C doit activer (la paire Darlington signifie qu'il a maintenant besoin de 1,4 volts pour s'activer).

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D'après mes recherches, il semble que l'utilisation d'un ampli opérationnel soit la voie à suivre pour amplifier le signal de sortie de ligne audio avant le transistor TIP31C. Quelqu'un pourrait-il en suggérer une et à quelles entrées dois-je me connecter?

J'ai également lu que les transistors au germanium n'ont besoin que de 0,3 V sur la base et l'émetteur pour s'activer, cela serait-il utile?

— Craig Walton
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— Adam Lawrence

Réponses:

En bref: vous ne pouvez pas. Le seuil de 0,6 V pour un BJT est une conséquence de la physique des jonctions PN en silicium.

Un transistor au germanium fonctionnerait, mais vous devrez le commander par correspondance, et ce sera cher.

Un ampli op rail à rail peut en effet être une option.

Cependant, une autre solution consiste à augmenter la tension de votre signal audio, plutôt que d'abaisser le seuil du transistor. Vous pouvez procéder de deux manières:

Réduisez la tension de l'émetteur

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Maintenant, le signal audio est supérieur de 0,6 V à celui de l'émetteur. Bien sûr, vous devez trouver un moyen d'obtenir une alimentation de 0,6 V et probablement l'ajuster pour obtenir exactement l'action que vous souhaitez. Il y a une autre façon ...

Ajouter une polarisation CC au signal

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Ici, vous pouvez régler le pot pour ajouter une certaine polarisation CC au signal pour obtenir la sensibilité que vous désirez. Le condensateur sert à isoler ce courant continu de votre source audio tout en laissant passer le signal alternatif. C'est ce qu'on appelle le couplage capacitif .

R4 existe pour limiter le courant de base au cas où R1 serait réglé trop loin. Il n'y a aucun intérêt à polariser le signal au-dessus de 0,7 V car cela signifierait que le transistor est toujours passant, donc R4 élargit également la plage de réglage utile de R1.

Notez également que dans les deux cas, j'ai ajouté une résistance à la base du transistor. Vous ne voulez pas faire cette erreur .

— Phil Frost
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J'ai essayé d'ajouter une polarisation CC au signal, un problème cependant! Mon circuit est 12V, 4A (il provient d'un transformateur qui est nécessaire pour alimenter les 300 LED). Donc, lorsque le transistor TIP31C n'est pas activé (donc le courant ne circule pas à travers la bande LED), le pot devait prendre 48 watts, ce qui l'a fait exploser. Je ne trouve pas de pots dont la puissance soit presque aussi grande. Aucune suggestion?

— Craig Walton

@CraigWalton 48 watts? Comment figurez-vous? 12V sur un pot est . Cela peut être trop pour un petit pot de finition, mais tout pot monté sur panneau le gérera bien. Vous pouvez également utiliser des résistances fixes au lieu d'un pot.

1 k Ω

$1k\Omega$

(12 V)^{2} / 1000 Ω = 0.144 W

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

— Phil Frost

@CraigWalton aussi, je viens de trouver cette réponse sur le couplage capacitif et la polarisation CC: electronics.stackexchange.com/questions/60694/…

— Phil Frost

J'ai mal compris la puissance, je pensais que ce serait 12V * 4A = 48W. J'ai lu la question et la réponse "Couplage capacitif / polarisation CC", cela a beaucoup plus de sens maintenant. J'ai du mal à déterminer la valeur de la capacité à utiliser. Je sais que je dois utiliser F = 1 / (2 π RC) où F est la fréquence la plus basse (20 Hz), R est l'impédance qu'il conduira en Ω, C est la capacité. L'impédance de votre circuit de polarisation CC ci-dessus sera-t-elle simplement la "moitié inférieure" de la résistance du pot, c'est-à-dire que s'il y avait 2 résistances fixes, ce sera juste la résistance inférieure?

— Craig Walton

@CraigWalton non, ce sera une combinaison des deux. Si vous lisez la réponse d'Olin que j'ai liée ci-dessus, il passe par le calcul détaillé de l'impédance. Le pot est équivalent à R3 et R4 dans son circuit, bien qu'il les ait connectés légèrement différemment. Vous pouvez connecter le pot de la même manière. Ou, utilisez et ce sera probablement parfait. Si vous trouvez qu'il ne réagit pas assez bien aux basses, agrandissez-les. Si vous faites simplement clignoter une LED, vous n'avez pas besoin d'une très haute fidélité. Si vous voulez comprendre plus, google "émetteur commun d'impédance d'entrée" ou posez une nouvelle question.

1 μ F

$1\mu F$

— Phil Frost

Vous pouvez utiliser un amplificateur opérationnel qui accepte l'entrée sur le rail négatif, par exemple LM158 , pour piloter le transistor de commutation principal (BJT ou MOSFET), ainsi:

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La disposition ci-dessus fera allumer les LED à moins de 150 mV crête à crête du signal d'entrée.

Pour un gain plus élevé, réduisez R2.
Si les LED restent allumées en permanence, réduisez le gain en augmentant R2.
Pour augmenter le courant maximum à travers les LED, réduisez la valeur de R4 (et vice versa)

La diode BAR28 Schottky est ajoutée pour shunter la partie négative du signal d'entrée à la terre, pour éviter d'exposer l'entrée de l'ampli opérationnel à une tension trop basse sous le rail de terre.

— Anindo Ghosh
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Je recommanderais moi aussi un circuit d'ampli op, comme le LM158 l'a déjà suggéré. C'est un bon moyen de s'assurer que le circuit peut être facilement modifié pour s'adapter à plusieurs sources audio différentes. Ma seule prudence est que si vous utilisez une diode pour bloquer le signal négatif comme indiqué, assurez-vous d'ajouter une résistance à l'entrée, sinon vous risquez d'écraser l'audio et de provoquer une distorsion audible. J'ai trouvé que l'impédance typique des écouteurs était de l'ordre de 32 ohms, donc une résistance d'environ 1 K ou plus devrait éviter ce problème. (Désolé - j'aurais ajouté cette suggestion en tant que commentaire, mais je n'ai pas encore assez de "réputation")

— Excité
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