新しいプロジェクトでは、ある種の広い範囲の入力（マイクロコントローラーへの入力）が必要なので、社内の他の製品で既に使用されている（またはある時点で検討された）いくつかの設計を調べました。
この回路を見つけました。これは、フォトカプラを駆動するために5〜24Vの範囲のものを受け入れるようです。このコンステレーションでMOSFETがどのように機能するかを理解するのに苦労します。これほどの経験はありません。
ダイオードと抵抗器の機能に関する私の推測：
MOSFETは、入力電圧に関係なく、LEDを供給するのに十分な電流を供給するだけの方法で、その抵抗を「調整」しているようです。
原理的にはどのように機能しますか？
実際にサポートされている電圧範囲を計算する方法は？
回答:
回路は、光アイソレータへの5〜10 mAの電流源ドライブとして機能します。低電圧ではやや少ない。
ここでの「トリック」は、BFR30がJFET（接合型電界効果トランジスタ）であり、より一般的な（最近の）MOSFETではなく、MOSFETとは基本的に異なる動作をすることです。 BFR30データシートはこちら。これは本質的に「デプリーションモード」デバイスであり、Vgs = 0のときに完全にオンになり、Vgsを負にしてオフにする必要があります。Vgsを正にすると、通常逆バイアスされたゲートソースダイオードが導通するため、（mOSFETとは異なり）ガット電流が流れます。（許可されるIgs absmaxは5 mAです-データシートを参照してください）。
ゲートがソースに接続されている場合、トランジスタはオンであり、Vds = 10Vで最小5 mAおよび最大10 mAのIdsを持つ電流源として機能します。データシートを参照してください。
トランジスタをオフにするには、Vgsを負にする必要があります。
Vds absmaxは+/- 25Vと表示されるため、回路の最大許容電圧が設定されます。
図3は、Vgsのさまざまな値に対するVds = 10Vでの予想電流Idを示し、典型的な最小および最大曲線を示しています。
図4は、0〜10VのVdsのさまざまな値に対するVgsに対するIdsを示しています。Vdsが10Vに達するまでに、電流は平坦になり、電流源に近づきます-Vgsが負になるにつれて、電流はますます減少します。
Q1：R18は分圧器として機能し、Vsupply-Vds @ 5mA maxを下げますか？
Q2：最小入力としての5V電源で十分でしょうか？
たとえば5mAでは、R18 = I x R = 0.005 x 100 = 0.5Vでの電圧降下は利用可能な電圧に影響しますが、それほど影響はありません。
その主な役割は、D18が導通するときに実質的な入力スパイクの電流リミッターとして機能することです。これがないと、D18は瞬時に送られるエネルギーを受け入れようとするため、致命的となる可能性があります。
このような回路を設計する、または特定の条件下で機能するかどうかを確認するには、最悪の場合の値を使用する必要があります。コンポーネントの「最悪」は、回路への影響に応じて最大値または最小値になります。
この場合、3つの非線形部分（ダイオード、GET、オプトダイオード）が直列に存在するため、簡単なアプローチは、最小限の仮定セットを作成し、その仮定セットの最悪の場合のパラメーターをプラグインして、その条件で機能するかどうかを確認することです。仮定セット、および境界がどれだけ近いか。
与えられた名前に一致するフォトカプラーが見つからなかったので、例として、Digikeyが販売している最も安価なものを選びました。Prces here -LTV817、1つは37c、1万個は7.6c。
BFR30 JFETデータシートはこちら：
BAV100ダイオードデータシートはこちら：
LTV817 ptoデータシートはこちら：
想定：5 mA電流。
データシートの使用：
20 mAでのワーストケースのフォトダイオードVf = 1.4V（標準1.2V）。
5 mAではやや低くなりますが、1.4Vで十分です。
5 mAのBAV103ダイオード=約0.7V。安全のため0.8Vを使用してください。より低いと期待してください。
R18ドロップ= 0.5V。
Vin = 5Vで、FET = 5-0.5-0.7-1.4 = 2.4Vのバランスが残ります。
JFETデータシート図4は、Vgs = 0でのIdsとVdsの典型例を示しています。
それらは典型的な電圧です。Vgs = 0VおよびVds = 10Vでは、Idsは〜= 4/6/10 mAです。
そのすべてを一緒にかき混ぜ、柔らかくなるまでローストします。最悪の場合、5 mAが得られず、ほぼ確実に4 mAになると結論付けます。
このオプトの最も安価なバージョンでは、4 mAで50％のCTRがあるため、Vout opto = 10Vで2 mAが出力されます。
5V電源で5Vのレールレール電圧スイングを取得しようとした場合、10kの負荷抵抗により、指定された入力mAあたり必要なスイングの2倍から4倍のスイングが得られます。
したがって、はい、多くのアプリケーションで5Vで動作します。
おそらく4Vです。
3Vで明らかに不幸になる。