如何有效降低激活晶体管所需的电压?

电器工程 引领 晶体管 运算放大器 声音的
2022-01-16 02:46:58

我已经建立了一个电路,它基本上将音乐播放设备的线路输出(音频输出)连接到一组 LED(实际上是一个大约 200 个 LED 的巨大条带),因此它们会随着音乐及时闪烁(来自互联网教程 - 我我有点初学者)。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

使用我的笔记本电脑作为音频设备(将我的电路连接到其上的耳机插孔),我的电路工作得很好。但是当我使用诸如 iPod 之类的小东西时,灯几乎不会亮。

我尝试过使用达林顿对(如下),但这使问题变得更糟。这就是为什么我认为问题在于音频线路输出没有达到 TIP31C 晶体管需要激活的基极和发射极之间的 0.7 伏(达林顿对意味着它现在需要 1.4 伏才能激活)。

示意图

模拟这个电路

根据我的研究,看起来使用运算放大器可能是前进的方向,在 TIP31C 晶体管之前放大音频线路输出信号。有人能推荐一个吗,我应该连接哪些输入?

我还读到锗晶体管只需要 0.3v 跨过基极和发射极即可激活,这有用吗?

3个回答

简而言之:你不能。BJT 的 0.6V 阈值是硅 PN 结物理特性的结果。

锗晶体管可以工作,但您必须邮购,而且价格昂贵。

轨到轨运算放大器确实可能是一种选择。

但是,另一种解决方案是使音频信号的电压更高,而不是使晶体管阈值降低。你可以通过两种方式做到这一点:

降低发射极电压

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

现在,音频信号比发射器高 0.6V。当然,您必须想出一种方法来获得 0.6V 电源,并可能对其进行调整以获得您想要的操作。还有另一种方式...

为信号添加直流偏置

示意图

模拟这个电路

在这里,您可以调整电位器以向信号添加一些直流偏置,以获得您想要的灵敏度。电容器用于将此直流与音频源隔离,同时允许交流信号通过。这称为电容耦合

R4 的存在是为了在 R1 调整过大的情况下限制基极电流。将信号偏置到 0.7V 以上是没有意义的,因为这意味着晶体管始终处于开启状态,因此 R4 还使 R1 的有用调整范围更宽。

另外,请注意,在这两种情况下,我都在晶体管基极上添加了一个电阻器。你不想犯这个错误

您可以使用接受负轨输入的运算放大器(例如LM158)来驱动主开关晶体管(BJT 或 MOSFET),因此:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

上述安排将导致 LED 在低于 150 mV 峰峰值输入信号时亮起。

  • 要获得更高的增益,请降低 R2。
  • 如果 LED 一直亮着,则通过增加 R2 来降低增益。
  • 要增加通过 LED 的最大电流,请减小 R4 的值(反之亦然)

添加 BAR28肖特基二极管以将输入信号的负部分分流到地,以防止运算放大器输入暴露于低于接地轨的过低电压。

我也会推荐一个运算放大器电路,就像已经建议的 LM158。这是确保电路可以轻松更改以适应多个不同音频源的好方法。我唯一要注意的是,如果您使用二极管来阻止如图所示的负信号,请务必在输入端添加一个电阻器,否则您将面临音频削波的风险,并导致声音失真。我发现典型的耳塞阻抗在 32 欧姆附近,所以大约 1K 或更高的电阻应该可以防止这个问题。(抱歉——我会将此建议添加为评论,但我还没有足够的“声誉”)