Làm thế nào để tôi khuếch đại một điện áp dc quá yếu để kích hoạt cơ sở trong một bóng bán dẫn?

Tôi đang cố lấy đầu ra điện áp từ giắc âm thanh 3,5mm và để nó sáng lên một đèn LED theo điện áp của nó. Tôi sẽ gắn cáp âm thanh bên trái vào đế của một bóng bán dẫn 2222n sẽ đóng vai trò là bộ khuếch đại của tôi để kích hoạt đèn LED phát sáng. Thật không may, điện áp đọc ra khỏi dây giống như .2 hoặc .02 và không đủ cao để kích hoạt dòng chảy. Có cách nào để tăng điện áp để kích hoạt bóng bán dẫn hay tôi sẽ phải sử dụng một máy biến áp nào đó (hoặc op amp ??)

Vấn đề mà bạn đã xác định chính xác (tốt cho bạn!) Là tín hiệu đến có điện áp nhỏ dao động quanh 0V, nhưng bóng bán dẫn yêu cầu khoảng 0,6V để bắt đầu bật. Giải pháp là phân cực bóng bán dẫn đến một điểm vận hành nhất định: cung cấp điện áp cơ sở gây ra mức độ bật khi tồn tại khi không có tín hiệu. Sau đó, tín hiệu được chuyển đến cùng mức điện áp đó, do đó dao động xung quanh điện áp đó chứ không phải bằng không (hoặc bất cứ điều gì là bù DC ban đầu của nó).

Đối với tín hiệu AC, sự dịch chuyển mức này dễ dàng được thực hiện. Chúng tôi chỉ đơn giản là kết nối nguồn tín hiệu AC với cơ sở của bóng bán dẫn không thông qua một dây, mà thông qua một tụ điện. Các tụ điện chặn dòng điện một chiều, đặt qua các dao động điện áp xoay chiều, đặt chúng lên điện áp của nút đích.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Trong mạch này, bộ tạo sóng hình sin được cấu hình để tạo ra một sóng hình sin có biên độ chỉ 0,1 mV. Tuy nhiên, các cực đại dương của sóng này khiến các cực đại 1,5mA của dòng điện chạy qua đèn LED. Điều này là do sự thiên vị được thiết lập bởi R1 và D1 tạo ra một điện áp, được truyền qua R2 đến cơ sở của Q1, thiết lập điểm hoạt động của bóng bán dẫn đó để nó được bật lên một chút, ngay trên bờ vực của nó nhiều hơn đã bật. Trên thực tế, theo trình giả lập, khoảng 50 microamper đã chảy qua đèn LED khi không có tín hiệu đến. Vì vậy, từ điểm vận hành này, bất kỳ sự thay đổi điện áp trong tín hiệu đều gây ra phản ứng trong bóng bán dẫn. (Tại sao là một diode? Bởi vì một diode có sự sụt giảm điện áp tương tự với đường nối cực phát cơ sở của một bóng bán dẫn cùng loại, ví dụ như silicon.)

Sự dao động tiêu cực trong đầu vào bị bỏ qua và các chớp sáng của dòng điện cực đại được truyền qua đèn LED tỷ lệ thuận với biên độ của sự dao động dương, do đó, nó nên thay đổi độ sáng theo mức tín hiệu. Các giá trị điện trở phải được điều chỉnh dựa trên đèn LED của bạn.

Khả năng đáp ứng với các tín hiệu nhỏ khá nhạy cảm với R1, R2 và R3. Ví dụ, nếu quá nhỏ, thì VBIAS sẽ bật bóng bán dẫn nhiều hơn; sự thay đổi tín hiệu nhỏ gây ra nhiều dòng LED hơn trước. R4 cần được điều chỉnh dựa trên điện áp cung cấp, loại đèn LED và dòng điện tối đa mong muốn được cung cấp cho nó.

R3 chỉ là 0,22 $\Omega$đó là cố ý: đó là chỉ cung cấp thông tin phản hồi nhỏ để ổn định điểm hoạt động của bóng bán dẫn chống lại sự thoát nhiệt, mà không làm mất đi nhiều mức tăng hiện tại sẽ làm cho mạch kém nhạy hơn. Trong mạch chuyển đổi LED bật / tắt thuần túy, chúng ta sẽ không có R3, nhưng ở đây chúng ta đang giữ cho bóng bán dẫn bật nhẹ mọi lúc, với dòng điện hoạt động nhẹ, dẫn đến nguy cơ chạy trốn nhiệt.

R5 bảo vệ diode phát cơ sở của Q1 chống lại dòng điện được điều khiển bởi đầu vào, bởi vì điện trở bộ phát R3 không đủ.

Một vấn đề với mạch trên là trở kháng đầu vào nhỏ, chủ yếu được quyết định bởi R3. Điều này tốt cho việc được điều khiển bởi đầu ra loa hoặc tai nghe, nhưng nó quá nhỏ so với đầu ra ở mức dòng mong đợi một cái gì đó trong vùng lân cận 10K. Các hành vi cũng rất phi tuyến. Tăng gấp đôi đỉnh đầu vào từ 0,1V đến 0,2V nhiều hơn gấp đôi dòng LED. Hành vi tuân theo VBE phi tuyến so với đường cong dòng thu của bóng bán dẫn. Chúng tôi có thể giải quyết cả hai vấn đề với những thay đổi này:

^{mô phỏng mạch này}

Sự khác biệt đáng chú ý đầu tiên là điện trở bộ phát R3 lớn hơn nhiều cung cấp nhiều phản hồi tiêu cực hơn để ổn định điểm thiên vị. Chính nó, điều đó khiến chúng ta tốn rất nhiều tiền, nhưng chúng ta có thể phục hồi một phần trong số đó bằng cách bỏ qua R3 với một tụ điện xuống đất. R5 không còn cần thiết. R2 tăng vì 2,7K ban đầu sẽ làm giảm trở kháng mới tăng của cơ sở. R1 giảm nhẹ để tăng VBIAS một chút để bù cho sự mất độ nhạy.

Theo mô phỏng, trở kháng đầu vào khoảng 8,3K tại 1 kHz, điều này hợp lý cho mức đường truyền, khi chúng ta không thực sự cố gắng duy trì đáp ứng tần số của âm thanh mà chỉ chiếu sáng đèn LED. Nó giảm xuống còn khoảng 6,4K tại 10 kHz.

Tính toán trở kháng đầu vào từ mô phỏng: thu được một sơ đồ dòng điện chạy vào C1. Kiểm tra xem đây là cùng pha với điện áp đầu vào. Sau đó chia điện áp đầu vào cực đại đến cực đại cho dòng điện cực đại đến cực đại.)

Hình như Kurt thấy nó giống tôi. Mạch kích hoạt AC / âm thanh: -

V2 là đầu vào âm thanh.

Nó có thể được tạo ra để hết nguồn cung cấp nhỏ hơn nhưng tôi nghĩ khoảng 3V3 sẽ là giới hạn và nó cũng sẽ phải là một đèn LED bình thường giảm khoảng 1,8V.

Điện áp cung cấp cao hơn (không quá 12 V) có nghĩa là bạn có thể kích hoạt đèn LED công suất cao hơn.

Bạn đang nghĩ về bóng bán dẫn như một công tắc kỹ thuật số. Bạn nghĩ rằng .2 volt không đủ để bật một bóng bán dẫn cần .6 volt để làm như vậy. Nhưng một bóng bán dẫn cũng có nghĩa là hoạt động như một thiết bị tương tự. Các mạch như vậy "thiên vị" bóng bán dẫn bằng cách đặt điện áp cơ sở lên vùng "bật" và chúng thực hiện điều này thông qua điện trở cao. Sau đó, tín hiệu "nhỏ" của bạn có thể được ghép vào và nó sẽ làm cho đầu ra của bóng bán dẫn thay đổi. Đầu ra sẽ được khuếch đại và nếu không đủ, bạn có thể thực hiện lại với một giai đoạn khác cho đến khi tín hiệu đủ lớn để thực hiện công việc bạn đặt ra.

Một op chỉ là một chùm bóng bán dẫn (lớn) một lần nữa, làm những việc giống như tôi vừa mô tả.

Mạch được đăng bởi Andy sử dụng một nguồn hiện tại có phần lạ hơn, do đó giống như điện áp và điện trở cao mà tôi mô tả, chỉ có nó hoạt động tốt hơn (điện trở cao hơn và tự điều chỉnh).