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MOS-FETを使った電圧変換回路の問題
- MOS-FETを使用した電圧変換回路の問題について相談します。
- OV～８Vの直流電圧の変化をLEDの光に置き換え、CdSの抵抗値を変化させる回路を作成しています。
- しかし、MOS-FETの閾値が2Vほどあるため、入力電圧が0V～2Vの範囲ではLEDに電圧の変化が反映されません。具体的な解決方法を教えてください。
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- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
9V電源で8Vシフトするのはちょっと辛くないですか？ デプレッション型を使ってシフト量を減らすのが賢明だと思います。 マイナス電源があるわけですからソース抵抗の南側をGNDではなく -5Vとかにするとシフトが楽になります。 なお、マイナスへ引っ張るのを任意の電圧にするにはテブナンの定理を 使えば良いでしょう。
お礼
御礼が遅くなってしまい失礼しました。今回は大変助かりました。ありがとうございます。製作した回路は無事動作しました。 今後も勉強しながら製作を続けてゆきます。どうしても困難なときはまた質問させていただきますのでよろしくお願いします。
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
フィルターからというのは、100kΩの２連可変抵抗で周波数を変えている LPFのことです。 OPアンプを追加することが問題ないなら、この回路が無難です。 おっしゃるとおり、一種のボルテージフォロワですが、入力電圧と 帰還場所（この場合600Ωの北側）が同じ電圧になるように働きます。 途中にFETなどの歪み要素があってもそれはOPが補正してくれます。 要は、帰還点と入力が同じ電圧になるまで補正がかかる、という 動作をします。 反転側も、同様にFET+600Ωを介し、帰還抵抗100kΩを600Ωの 北側につなげば同じ原理で反転信号で動作します。こちらはOPアンプ の追加は不要です。（とはいえひとつ余りますね）
お礼
ありがとうございます。
補足
ありがとうざいます。 解説よく分かりました。今回教えていただいた回路は今後もいろいろ応用してゆけそうです。 ところで、反転させたほうの出力も同型のNチャンネルエンハンスメント型MOS-FETを通してLEDの制御をしたいと思っています。 つまり、非反転出力の方のLEDと対となる動作(一方のLEDの発光が強のときもう一方は弱)をさせたいのですが、エンハンスメント型のMOS-FETを使うので-8V～0Vの出力では８V足りません。ですから先に教えていただいた定電流ダイオードで電圧をシフトする方法で閾値もろともシフトしようと思っています。実際には出力は-6V～0V程度でしたので+8Vシフトすれば足ります。先程ブレッドボードで実験しましたら期待通りの動作をしたのですが、問題ありませんか？それともやはりデプレッション型のFETを選びなおすべきなのでしょうか。
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
定電流ダイオードは0.3mAのものを選びました。この程度の電流は エンベロープ回路の4558の出力回路が吸収してくれます。4558にとっては ただの負荷電流にすぎません。 今頃言うのもナンですが・・・ エンベロープ回路の出力は反転されたものも用意されているようですが もしどちらか一方だけで良いのなら4558がひとつ余りますね。 それを使ってこのようにすると2Vのシフトなんて考えなくても済みます。 FETという非線形回路を負帰還のループ内に入れてしまうことで 600Ωの両端の電圧が入力に比例するようになるからです。 図は、インバータをやめてそこに使ってた4558を利用した回路です。 もしインバータ側を使いたいのなら4558が余らないことになりますが その場合は、インバータの100kΩをFETソースからとるようにします。 解りにくければ、解らないところを再度質問してください。
お礼
毎度ありがとうございます。
補足
なるほど、これならスマートですね。 オペアンプの動作をまだあまり理解していないのでこの回路は私にとって少し高度です。これは手元の本に載っているボルテージフォロワ回路というのに似ているんですが、どうでしょう？ ちなみに、反転出力も使う予定です。また、その出力もFETでLEDの光に置き換えます。しかし、4558を一つ付け足せばいいということですね。 あとフィルターからの入力と書かれていますが、これはエンベロープフォロワーの最終出力の4558からということでいいんですよね。 ＞この程度の電流はエンベロープ回路の4558の出力回路が吸収してくれます。 わかりました。
- k_kota
- ベストアンサー率19% (434/2186)
制約条件が分からないのだが、例えばJ-FETを使えば接地電位０Vの状態で電流が流れているのでLEDに反映させることはできる。 でも電流についてはたいした量は流せない。 もしくはMOS－FETのソース側についている抵抗をアースじゃなくて-2V以下のところにつなぐ。 個人的には、上の方法が思いつくけど、これでダメなら正負電源のOPアンプが多分一番簡単だと思います。 まず、理解できないと形が分かっても値を決められないと思います。
お礼
回答ありがとうございました。 -2Vの電源は-15Vの電源から抵抗で分圧して作るのかなと思うのですが、正しいのでしょうか。その場合のどうやって抵抗値を決めればいいのか分かりません。 LEDには最大で１５ｍA程度流したいので－１５V側に1KΩくらいを設定して、それにあわせてGND側に150Ωくらいから半固定抵抗で調整してゆく(ソースについている抵抗との分圧による電圧降下分の調整)というので正しいのでしょうか？でもこれですと常に15ｍA流れててもったいないですよね。自信がありません。
お礼
毎度お世話をおかけしてすみません。助かっています。
補足
図まで描いてくださりありがとうございます。しかも電圧の関係が分かりやすいように描いてくださる心遣いまで。おかげさまで２Vが入力電圧に乗っかる仕組みは納得できました。 しかし、定電流ダイオードの出力は何処へ流れてゆくのですか？ゲートには入りませんよね。エンベロープフォロワの4558の帰還回路に入るのですか？