NチャネルMOSFETに出力を備えたオペアンプ

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回路図を分析する必要がありますが、この部分で問題があります。

ここに画像の説明を入力してください

オペアンプの出力でのNチャネルMOSFETの有用性はまったくわかりません。誰かがこのコンポーネントの目的を説明できますか？

私が思うに、このトランジスタがなくても変換は行われるでしょう。

operational-amplifier mosfet

— ダミアン
ソース

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この回路は、伝達関数でわかるように、電圧を電流に変換します。

トランジスタは、入力電圧とR1にのみ依存する出力電流の計算には関係ありません。

回路から、次のことがわかります。

V_{i n -} = V_{S S} + I_{O U T} \cdot R_{1}

$V_{in-} = V_{SS} + I_{OUT} \cdot R_1$

しかし、オペアンプが高ゲイン領域にある場合は、それも（理想的には）できます。

V_{i n -} = V_{i n +} = V i n

$V_{in-} = V_{in+} = Vin$

したがって、両方の方程式の正しい項を比較して、以下を取得できます。

V i n = V_{S S} + I_{O U T} \cdot R_{1}

$Vin = V_{SS} + I_{OUT} \cdot R_1$

I_{O U T} = \frac{V i n}{R_{1}}

$I_{OUT} = \frac{Vin}{R_1}$

トランジスタは、ゲート電圧に応じて出力電流を駆動するためのものです。このように考えてみてください。オペアンプは、入力を等しくするために必要なことを実行します。これにより、R1 * IoutがVinと等しくなるように電圧が供給されます。IoutとVo（opamp）の関係は、トランジスタによって設定されます。

したがって、トランジスタは実際の VI変換を実行し、オペアンプでフィードバックループを作成します。

— クラバッキオ
ソース

実際にははっきりし始めていますが、トランジスタなしで同じことをするとします。電圧フォロワフィードバックと抵抗のオペアンプだけです。オペアンプは入力を等しくしようと試み、VinはR1 * Ioutに等しいため、R1に流れる電流も設定します。そして結果は同じではないでしょうか？私の質問が明確であるかどうかわからない

— ダミアン

その場合、@ damienはVout = Vinを強制されますが、この場合はVout = Vin + Vdsであり、Vdsが変化するため、電流に応じて異なる出力電圧を使用できます。

— clabacchio

トランジスタがない場合はVout = Vin、ここにある場合はVout = Vin + Vdsであることに同意します。しかし、ユーティリティが表示されませんか？電流を与えられた異なる出力電圧を持つことはどういう意味ですか？すみません、完全に理解したいと思います：s

— damien

@damien電圧を強制せずに電流を駆動したい場合は、この回路を使用します。例としては、LEDの駆動があります。10mAで駆動したいのですが、どの電圧で電流を吸収するかは正確にはわかりません。

— clabacchio

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トランジスタは回路の心臓部であり、基本的には電圧制御された電流シンクです。残念ながら、これは非線形デバイスであるため（電圧と電流の特性は直線ではありません）、オペアンプと抵抗は回路全体の機能を線形化するために存在します。

— デイブ・ツイード
ソース

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私が思うに、このトランジスタがなくても変換は行われるでしょう。

オペアンプは、電流ではなく入力に基づいて電圧を設定します。これは、回路図シンボルの外観による通常のオペアンプであり、入力に基づいて電流を設定する演算トランスコンダクタンスアンプ（OTA）ではありません。

また、オペアンプがシンクまたはソースできる電流の量は一般に非常に小さいため、MOSFET回路のような外部「バッファ」のないOTAでも、VからIの範囲は非常に制限されます。

これがまだ意味をなさない場合は、トランジスタなしで変換が行われると考える理由を説明してください。

このように回路を考えてください。Vin信号がゼロであり、オペアンプの出力がゼロであると仮定します。これにより、MOSFETのゲートの信号がゼロになり、MOSFETが導通せず、その後、MOSFETの反転入力の信号がゼロになります。。

Vin信号が1Vになると仮定します。これで、オペアンプ入力間に1Vの違いがあります。非反転入力は反転入力よりも高いため、オペアンプ出力は正のレールに向かってスルーイングを開始します。また、MOSFETがオフであるため、オペアンプは非常に高いゲインを持つオープンループです。最終的に、オペアンプ出力電圧はMOSFETのゲート-ソース間しきい値に達し、導通を開始します。

いくつかのことが起こります。

MOSFETのドレインへのオフページ接続が電圧源になると、MOSFETは、そこを流れる電流をゲート電圧の関数として制御し始めます。MOSFETを流れる電流により、R1に電圧降下が生じます。R1電圧は非反転入力にフィードバックされるため、R1の両端の電圧はフィードバックです。つまり、もはや開ループではありません。システムは、MOSFETを制御するのに十分なオペアンプ出力電圧が生成されてR1を流れる電流が正確に流れるようにしてVinと同じ電圧降下を生成すると平衡に達し、オペアンプ出力をVin（またはMOSFETダイナミック抵抗）が変化します。

オフページ接続が電圧源に接続されていない場合、R1に電流は流れません。オペアンプは開ループのままで、オペアンプの出力電圧は可能な最大の正の出力に達します。MOSFETはオンになりますが、何もしません。

このアプローチの利点は、小型で比較的「弱い」オペアンプ（駆動能力に関して）を使用して数十、数百、さらには数千アンペアを制御できることです。これは、MOSFETのサイズと電力処理の問題だけです。センス抵抗の機能。

— アダム・ローレンス
ソース

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それは（キャプションが説明するように）電圧から電流への変換器です。R1の上部の電圧は、（Q4を流れるソース-ドレイン電流）/ 100に等しくなります。オペアンプは「電圧フォロワ」モードで動作し、2つの入力端子が等しい状態で平衡に達するまで出力を増加させます。

したがって、効果は可変電流シンクです。これは、その電流が流れている電圧とは無関係です（この図の右側から離れたところから）。オペアンプが電圧ベースのデバイスであることを考えると、出力に抵抗ネットワークを配置するだけで同じ効果を得るのは非常に困難です。

この構成では、オールインワンで行うよりも大きなMOSFETと弱いアンプも使用できます。

— pjc50
ソース

申し訳ありませんが、MOSFETについておっしゃったことを理解できませんでした。Vin wichはR1を流れる電流を設定しませんか？

— ダミアン2013年

Vinは間接的にそれを設定しますが、キルヒホッフの法則の分析の観点からR1を流れる電流は、MOSFETと右側の図示されていない電流源に依存します。

— pjc50 2013年

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安定性の懸念を含むこのトポロジーの分析は、TIがこの文書で非常によく扱っています。オペアンプの安定性パート5/15

前の部分を読んで完全に理解すると役立つ場合があります。ただし、Webでも入手できます。

編集：申し訳ありませんが、私のドキュメントではBJTです。とにかく、それは良いドキュメントです...

— Blup1980
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