FETの基本的な動作がわかりません

質問

「定本　OPアンプ回路の設計」のP355について質問があります

コンパレータの応用回路として、下図のような
「分圧抵抗の自動切り替え回路」が載っており、
以下のような説明がなされています。

「入力電圧VinがFETのピンチオフ電圧Vpp（例えば3V）
を上回っている間はFETがオフになっています。
この状態ではR1,R2で分圧された入力電圧がコンパレータに加わります。
しかし、Vinがピンチオフ電圧Vppより小さくなるとFETがONして、
R1を短絡し、ほとんど1:1の信号電圧がコンパレータに加わります。」

しかし、この切り替わりの境目はVin=Vppではなく、
Vin*R2/(R1+R2)=Vppの時ではないでしょうか？

（たとえば、Vinが正の大きな電圧の時、Tr2はON、Tr1はOFFなので、
入力電圧Vinは上側R1とR2で分圧されるため、
Tr1のVgs=-Vin,Vgd=-Vin*R2/(R1+R2)となります。
J-FETのソースとドレインは入れ替えても同じなので、
Vinを小さくしていくと、Vgdの絶対値の方が先にピンチオフ電圧より小さくなるため、
この時を境にTr1がONすると思うからです。）

回答No.3

bogen555 · ベストアンサー

ANo.2で書かれているように；
「定本　OPアンプ回路の設計」は７０年代にでた「OPアンプ回路の設計」と「続　OPアンプ回路の設計」を再編集した本で、今の時代には合ってません。
また回路も計算式がほとんど無く、実際の設計に使おうとすると自分で解析して設計式を立てる必要があります。
つまり初心者向きではありません。
例示の回路も実際に使おうとすると、JFETのVppのバラツキや温度特性の補償ができなければ、仕様も定まりません。
とゆうわけで、実際の設計にも使えません。

ANo.2で紹介された「OPアンプによる実用回路設計」には不十分ながら計算式が載っているから、実際の設計に使えます。
http://www.amazon.co.jp/dp/4789837483
この本を眺めてみると質問者さまには易し過ぎるとは思いますが、留数計算を使用してRIAAカーブの等価雑音帯域を求めるとか、CR発振器の回路形式による歪み率への影響とかマニアックな部分もあります。

この本も質問者さまには易し過ぎるとは思いますが、「OPアンプ活用 成功のかぎ」も式で説明してあります。
http://www.amazon.co.jp/dp/4789842061
「OPアンプによる実用回路設計」はOPアンプICの内部には立ち入らず、OPアンプICを使用した回路の説明をしていますが、この本は内部にも立ち入った説明になっていて、その分応用回路の説明は少なくなっています。

式の説明はほとんどありませんが、この本（全５巻）は原本がADI（アナログ・デバイセズ）から出ていて、専用BBSがあります。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/series/analogtechnology.htm
わからないことがあったらこのBBSで質問すれば、ADIのFAE（フィールド・アプリケーション・エンジニア）がわからなければ本社に問い合わせて責任を持って回答してくれます。
http://www.bbs-reedjp.com/ADI/index.php?bid=4
まもなく「2010-11　冬の書き込みキャンペーン！」がはじまり、沢山質問すると賞品（今年はADIの販促グッズと図書券でした）が戴けます。
僕は英語の原本（ADIセミナーで配布）と和訳の全５巻を持っていますが、今からではキャンペーンに間に合わないかも知れませんね。
その場合は、ここから英語版がDLできます。
http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/op_amp_applications_handbook.html
書き込みでは質問のスレ立てが一番ポイントが高いんで、ぜひOPアンプ回路を理解しながら、すてきな賞品をゲットしてください。

回答No.2

KEN_2

ANo.1 です。
＞＞しかし、この切り替わりの境目はVin=Vppではなく、
＞＞Vin*R2/(R1+R2)=Vppの時ではないでしょうか？
　　　↓　　　↓
ピンチオフ電圧のVpp印加は、R1の両端の電圧でR2では無いですね。
Vin*R1/(R1+R2)=Vpp
VppはR1の両端の電圧となり、R2の電圧はコンパレーターの比較電圧の高感度領域で動作するのでR2=10Kでも動作に問題ないですね。

＞R2,R1の例として、R１＝１M、R２＝１０Kとなっています。
R1:R2＝100:1 ですのでR2《R1 と見なして1%の誤差ですので、 『Vin=Vpp』と表現したのだろうと考えます。

＊否定するつもりはないですが、「定本　OPアンプ回路の設計」の参考回路は特殊な例と編集に少し問題を感じます。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/30/30501.htm

CQ出版社のトランジスタ技術は分かり易く著作者や編集に信頼があったのですが、ほんの少し説明や前提条件の記載不足を感じます。
もっと実用的な記載内容の著書で基礎の上級偏あたりから勉強されたら如何でしょうか？

下記だと質問者さまには易し過ぎるかもしれませんが、・・・・
他に適切な本を探された方がよいのではと、今での質問で感じていました。
OPアンプによる実用回路設計
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37481.htm

回答No.1

KEN_2

＞Vinがピンチオフ電圧Vppより小さくなるとFETがONして、・・・
　　　↓　　　↓
＞しかし、この切り替わりの境目はVin=Vppではなく、
＞Vin*R2/(R1+R2)=Vppの時ではないでしょうか？
確かにその通りですね。

Vinが正の電圧の時と、Vinが負の電圧の時で考えるとその通りになります。
しかし、説明の前提条件に、R2＞＞R1の記載は無かったでしょうか？
コンパレータの入力端抵抗はR1《R2 か∞に近い高抵抗が使われているのではと考えられます。
説明の都合で『Vin=Vpp』と表現したのであって、R2が1MΩ以上の抵抗に設定された記述はありませんでしたか。

お礼

回答ありがとうございます。
R2,R1の例として、R１＝１M、R２＝１０Kとなっています。
R2＞＞R1としているのではなさそうです。
ただの誤植でしょうか？