MOSFET o BJT para usar como interruptor para señales de audio

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Me preguntaba qué componente es mejor usar como interruptor de voltaje controlado para señales de audio (por ejemplo, la señal de música del reproductor de mp3). ¿Debo usar MOSFETs o BJTs? ¿El voltaje máximo del riel es de aproximadamente 6 V?

No puedo usar ningún componente que no sea BF199 BJT, IRF3205 MOSFET o STP16NF06L MOSFET. Mi señal de audio tiene polarización de CC, por lo que no entra en la región negativa.

Editar: Usted declaró que el chip de la puerta de transmisión está hecho de MOSFET, ¿por lo tanto, los MOSFET serán mejores para minimizar las distorsiones?

    
pregunta subz

6 respuestas

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La respuesta súper rápida es: ninguna de las partes que ha seleccionado es adecuada para cambiar las señales de audio de nivel de línea (nivel de auriculares).

Fuera del tema Rant: A menudo es desaconsejable restringir las partes o técnicas utilizadas en las respuestas. Cubrí esto brevemente en una respuesta en meta.EE.SE: ¿EE.SE tiene un problema con el tratamiento de los novatos? El viejo dicho dice:" Si todo lo que tienes es un martillo, entonces todo parece un clavo ". Actualmente solo tienes un martillo. Pero no tienes uña. Obtén las partes correctas y serás mucho más feliz.

Respuesta larga:

El problema principal que tiene es que desea cambiar una señal bipolar (una señal que tiene voltajes que pueden ser positivos o negativos), y que tiene que utilizar rieles de alimentación limitados (+ 6v).

El transistor de unión bipolar, en este caso el BF199, no va a funcionar. Ok, si usaste suficientes de ellos, en una configuración particular, entonces tal vez. Pero no desearía eso en un EE con más de 20 años de experiencia, y ciertamente no lo sugeriría para un principiante.

El enfoque MOSFET podría funcionar (como sugiere Dave Tweed). Pero, hay una trampa. Digamos que su señal de audio puede variar de +2 a -2 voltios y Vgs (th) Max de su MOSFET es de 4 voltios. Luego, el voltaje de la compuerta que pones en tus MOSFET debe cambiar a +6 y -6v. La razón de esto es que cuando su interruptor está ENCENDIDO, no desea que el diodo de cuerpo inverso del MOSFET esté conduciendo ninguna corriente. Y para que eso suceda, necesita tener su MOSFET para permanecer encendido para cualquier posible voltaje de la señal de audio.

Si el voltaje de su compuerta es menor, el MOSFET podría encenderse y apagarse y hacer que se conduzca el diodo. Debido a que el tiempo de conmutación del diodo no es cero, y los diodos son realmente diodos de mierda, se agregará cierta distorsión. La cantidad de distorsión dependerá de los MOSFET utilizados, y es realmente difícil de estimar. El audio resultante podría ser de "calidad telefónica", o podría ser razonable para el oyente promedio. En general, cuanto más pequeño y más rápido sea el MOSFET, menor será la distorsión que tendrá. Los dos MOSFET que seleccionó no son pequeños ni rápidos.

Por lo tanto, podría hacer que funcionen los MOSFET, pero necesitará + y - rieles de alimentación que probablemente sean diferentes a los que tiene disponibles en este momento.

El otro problema con tus MOSFET es que son simplemente enormes. Físicamente. Necesitará cuatro de ellos para cambiar una señal estéreo. Si estás mezclando varios canales juntos, necesitarás 8 o más. Eso es un montón de MOSFETs.

Si consideramos soluciones que están fuera de sus MOSFET o BJT seleccionados: Entonces, un chip de interruptor analógico como el que sugirió Dave Tweed, o similar por Maxim Semi, son buenas soluciones. Preste atención a la resistencia de encendido de estas piezas porque podría ser relativamente alta (30+ ohms para las más baratas). Pero por lo demás, estos chips son fáciles de usar y efectivos. Los relés también son buenos, especialmente cuando se requiere una calidad de audio o una resistencia baja. Los relés de enganche podrían disminuir mucho los requisitos de potencia. Otra solución es utilizar un J-FET. Los J-FET son la solución más barata y tienen una calidad de audio buena o excelente, pero son difíciles de controlar porque requieren un gran cambio de voltaje en sus puertas para que se enciendan y apaguen correctamente.

Si puedes escapar con un relevo, me gustaría ir por eso. Fácil de usar, calidad de audio súper alta, y en su mayoría a prueba de balas El inconveniente es un mayor consumo de energía y no es adecuado para aplicaciones móviles (golpes y vibraciones). Mi segunda opción para ti sería un interruptor analógico. Buena calidad de audio y fácil de usar. Una tercera opción distante son los J-FETs. Difícil de trabajar, buena calidad de audio y poco costoso. Los MOSFET son los cuartos. Y los BJT son una quinta elección súper distante.

    
respondido por el user3624
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Para señales de audio AC bipolares, su mejor opción sería un chip de "puerta de transmisión" como CD4016 o CD4066, o un chip de multiplexor analógico, que es una matriz de dichas puertas con una conexión común.

Estos dispositivos tienen las características más simétricas, lo que minimiza la distorsión de las señales de audio.

Internamente, son un par de MOSFET seguidos por señales de control complementarias.

    
respondido por el Dave Tweed
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Si realmente quieres cambiar el audio con poco más que un simple transistor, considera un circuito como este:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Básicamente, lo que haces es acortar la entrada a tierra habilitando el transistor. La desventaja es que el nivel de salida será al menos 6dB más bajo que el nivel de entrada. Si desea mantener el nivel de señal igual, necesitará un amplificador de salida.

    
respondido por el jippie
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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La forma común de hacer esto que se encuentra en las cubiertas de casetes japonesas invierte el bjt para que funcione en modo inverso. Esto no es bueno para una salida de auriculares, pero funciona bien para la línea de salida a nivel de consumidor. Tenga en cuenta que la impedancia de salida es 2.2k, lo que no es bueno si necesita ejecutar cables largos. Esto es bastante libre de pop y efectivo para silenciar fallos de encendido. Debe utilizar un transistor que tenga un buen beta inverso para obtener un VCEsat realmente bajo para un buen silenciamiento. El dibujo muestra 2n3904, pero eso es solo porque el editor de dibujo no aceptaría las especificaciones de transistores exóticos. Si usa 2N3904 o similar, no obtendrá el silenciamiento completo. Con buenos transistores simétricos con alto beta inverso, puede obtener VCEsat en el rango de submilivoltios.

Tenga en cuenta que el transistor está conectado intencionalmente hacia atrás, ¡no es un error de dibujo!

    
respondido por el audioTech
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Asunción : La señal de audio es una señal de nivel de línea de +4 dBU con polarización de DC para no entrar en la región negativa. La fuente de audio tiene una impedancia de salida baja.

Voltaje de señal asumido, según lo anterior:

  • V señal = 1.737 Volts peak + 1.8 Volts DC bias

El STP16NF06L MOSFET de canal N se puede usar como un interruptor de voltaje controlado, por lo tanto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que la señal se recortará cuando el voltaje de la señal se aproxime a la parte lineal del V GS del MOSFET, que normalmente es bastante más alto que el V GS (th) . Mientras que la hoja de datos indica un V GS (th) mínimo de 1 Volts, no se da un máximo.

Para una entrada de control de 6 voltios a la compuerta, y los supuestos voltajes de señal anteriores, el MOSFET debe mostrar una resistencia de activación baja R DS ON en V GS no mayor a 2.463 voltios.

La señal Line_out requerirá un búfer, para evitar la atenuación debida a la carga.

Una simulación en Falstad está disponible aquí .

    
respondido por el Anindo Ghosh
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El único componente que puede usar como interruptor controlado por voltaje es un MOSFET. Un BJT (transistor de unión bipolar) es un interruptor controlado por current . El colector-emisor está controlado por la corriente de base-emisor. Si desea un interruptor controlado por voltaje , debe usar un FET / MOSFET.

El modelo del MOSFET depende del voltaje y la disipación de energía. En este caso, probablemente podría usar cualquiera de los dos.

    
respondido por el fuzzyhair2

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