このQ&Aは役に立ちましたか?
razavi 一段増幅回路 演習3.15(再投稿)
2024/02/23 17:13
画像の回路で、Vin<VthのときVout=Vddになるのは以下の理解で良いのでしょうか?
Vin<Vth のときMOSFETのM1がオフ。
このときドレインとソース間はオープンしているわけではないので、VoutはRDとRsとM1のオン抵抗Ron、の3抵抗の分圧になる。
→Vout=Vdd × (Ron +Rs)/(RD+Ron+Rs)
でもM1のオン抵抗RonはRD,Rsに比べ非常に大きい(具体的にはどれくらい差があるか知らない、kΩとMΩくらい?)
→Vout≒Vdd
結果的にM1の部分でオープンしているといえるのでしょうか?そのためVout=Vdd。
よろしくお願いします。
質問者が選んだベストアンサー
このQ&Aは役に立ちましたか?
その他の回答 (4件中 1~4件目)
回答(2)追記
MOSFETメーカーのデータシートでは、先の回答に記載したように、理想的なON/OFF特性ではない(アナログ的に変化する)ことを前提に、所定のIDが流れる条件でVth定義します。
一方で、電子工学の教科書では、理想的なON/OFF特性を行うことを仮定して、ON/OFFの丁度境目に相当するゲート電圧をVthと定義する場合もあると思います。
ご質問者さんが、試験問題などで疑問を感じているとしたならば、MOSFETのON/OFF特性を理想化しているのか、現実的な扱いをしているのか、設問の前後関係で判断する必要があるかもしれません。
補足
2024/02/24 16:16
回答ありがとうございます。
問題の回答はVin<VthではmosfetはOFFの扱いで、Vin>VthでON(飽和領域)としています。
画像が追加できないので、すみませんが口頭で追加質問させて下さい。
M1が無いとき(抵抗2つの回路にしたとき)、Voutは抵抗2つの分圧になる、で合っているでしょうか?
しかしM1を追加して、M1がオフになるとVoutは分圧ではなくVddになるのがわからないです…。電流が流れてないのでしょうか。
分圧はたぶん電流が流れている時でないと成り立たない、、ですよね。
最初の質問がわかりづらく、初歩的なところでつまづいてる気がしており申し訳ないのですが、よろしくお願いいたします。
Vthは、MOSFETがON状態、又はOFF状態からON状態への遷移状態となるゲート電圧です。一般的には、次のURLに示すようにID=1mAで定義している場合が多いようです。
https://detail-infomation.com/mosfet-threshold-voltage/
従って、ゲートにVthの電圧を加えた場合は、MOSFETは完全にOFFの状態ではないので、Vout=Vddということは不適切なように思います。
Vin<<Vthのときであれば、MOSFETは完全にOFFの状態になるとみなせるので、Vout=Vddになると言ってよいと思います。
いずれにしても、MOSFETはアナログ的な動作をするので、ゲートにVthの電圧を加えた場合は、理想的ON状態と、理想的なOFF状態の中間にあると扱うことが適切と思います。
回路動作を簡潔に説明するための割り切りと、実際のONからOFFへの切り替わりの実態には差異があります。
MOS FETには二つの特性の異なる素子の区分があります。
デプレッションモードとエンハンスメントモードです。
----------------------------------------------------------------------
デプレッションモード
ゲート電圧0Vでドレイン電流が流れ、
ゲート電圧0V付近のゲート電圧ドレイン電流特性は
概ね直線的なので小信号増幅に適しています。
---------------------------------------------------------------------
エンハンスメントモード
ゲート電圧が閾値未満ではドレイン電流はOFF、
ゲート電圧が閾値を越えるとドレイン電流がON、
閾値付近でゲート電圧ドレイン電流は非線形になるので、
スイッチング用途に適しています。
-----------------------------------------------------------------------
増幅回路ということなのでそのMOSFETはデプレッションモード
のFETでしょう。そのFETの入力OPEN時のドレイン電流とRdの抵抗値
によりVout≒Vddになるか,どの程度Vout=Vddと言えるかは不明。
だと考えます。問題の条件としてどちらのモードのFETかの説明は?
補足
2024/02/24 15:50
回答ありがとうございます。
どちらのモードかの記載はありませんでした。
本書がVgs=0.7Vで閾値電圧として話進めているので、おそらくエンハンスメントモードなのかなと思われます。。
お礼
2024/02/26 20:36
回答ありがとうございます。解決しました!
オフの時少量の電流が流れてるのかな、、などと考え込んでしまいました。導通していないとして問題ないという事ですね、確かにそうでないとスイッチングと言えないですね、、。ありがとうございました!