MOSFET jako rezystor sterowany napięciem

To pytanie może być zbyt zlokalizowane, ale próbuję.

Czy można wymienić rezystor zmienny na MOSFET, w warunkach pokazanych na poniższym schemacie?

Jeśli tak, czy ktoś może zaproponować typ MOSFET lub wymagane parametry MOSFET.

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Aktualizacja

W rzeczywistości staram się zastąpić R2a czymś prostym, co mogę kontrolować za pomocą mikrokontrolera (DAC).

Włamuję się do istniejącego urządzenia i nie mogę wymienić rezystora R1.

resistors mosfet voltage-divider

— sergej
źródło

Wydaje się, że zakładasz rozwiązanie. Czy wyjście ma być określonym zakresem napięcia (0,12 do 4,00 V), czy też powinno być proporcjonalne do napięcia zasilania (nominalnie 12 V)? Innymi słowy, czy naprawdę trzeba go zastosować jako dzielnik napięcia, jak pokazano?

— Dave Tweed

Moc wyjściowa powinna być proporcjonalna do napięcia zasilania (10 V .. 14 V). Rezystor R1 jest już zaimplementowany Nie mogę tego zmienić. Muszę wymienić R2 na coś prostego, co mogę kontrolować za pomocą mikrokontrolera.

— sergej

Podnieś dwa poziomy i wyjaśnij, co naprawdę próbujesz osiągnąć. Trzymaj się tego , co chcesz osiągnąć, a nie tego, jak myślisz, że można to osiągnąć. Przedstawienie wymyślonego rozwiązania utrudnia dotarcie do prawdziwego problemu, zwłaszcza że nie wiemy nawet, co to jest.

— Olin Lathrop,

spójrz na graffiti.virgin.net/ljmayes.mal/comp/vcr.htm

— JIm Dearden

Jeśli włamujesz się do istniejącego urządzenia, zdobądź 4-drożny potencjometr cyfrowy 1 kOhm i połącz go, aby uzyskać rezystor sterowany cyfrowo 0 - 250 Ohm. Kontrolujesz to za pomocą I2C lub SPI, cyfrowo, a nie DAC. AD5254 lub AD8403 prawdopodobnie mogłyby to zrobić.

— Jon Watte

Odpowiedzi:

Technicznie MOSFET może działać jako rezystor zmienny, ale istnieją dwa główne problemy:

W obszarze omowym (który jest dość wąski pod względem napięcia wyjściowego) liniowość jest słaba i zależy również od napięcia wejściowego. Nie będzie łatwo dostroić go tak, aby zachowywał się jak właściwy rezystor.
Rezystancja wyjściowa MOSFET-u zazwyczaj nie jest dokładną wartością i trudno będzie uzyskać dokładną wartość z arkusza danych. Możesz zmierzyć go dla różnych napięć wejściowych i wyjściowych i utworzyć tabelę z wartościami. Ale jeśli nie potrzebujesz być dokładny, możesz użyć wykresów w arkuszu danych.

Innym wyborem może być użycie zintegrowanego magnetowidu .

— clabacchio
źródło

+1 za faktyczną odpowiedź na pytanie. Oczywiście nie wszystkie pozostałe komentarze są nieprawidłowe.

— Bobbi Bennett,

Według czcigodnego podręcznika Martina Hartleya Jonesa str. 139 , problemy z liniowością można rozwiązać, stosując negatywne informacje zwrotne. Co więcej, ten sam podręcznik mówi, że tłumiki FET sterowane napięciem były powszechnie używane jako urządzenia do automatycznej kontroli wzmocnienia (kompresja zakresu dynamicznego), na przykład przez Dolby. Uwaga Siliconix AN105 ma kilka przykładowych obwodów z rezystorami sterującymi napięciem JFET: obwód sprzężenia zwrotnego i kontrola napięcia wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego, ale nie legendarny obwód Dolby.

— Fizz,

Inną nazwą rezystora sterowanego napięciem jest także wzmacniacz nadprzewodnikowy , który jest bardziej prawdopodobny w odniesieniu do wzmacniacza operacyjnego (a nie pojedynczego FET).

— Fizz

Trzy obwody realizujące rezystor sterowany napięciem wykorzystujący OTA (operacyjny wzmacniacz nadprzewodnikowy ) podano w karcie danych LM137000 , str. 12-14.

— Fizz,

Tak Sergej. Masz 100% racji!

MOSFET można łatwo zastosować jako rezystor zmienny. Przed użyciem jako rezystora zmiennego należy wziąć pod uwagę kilka ważnych parametrów. Główne rzeczy to

Minimalna wymagana odporność i $R_{DS(on)}$ wybranego MOSFETU.
Zachowanie MOSFET-a w obszarze liniowym jest podobne dla prawie wszystkich MOSFET-ów.

Teraz zobaczymy, jak możemy go wykorzystać jako rezystor zmienny, wykorzystując następujące charakterystyczne krzywe MOSFET Charakterystyka prądu drenu a napięcie drenu dla danych Vgs

Kiedy $V_{GS}$ jest poniżej $V_{th}$ MOSFET jest w trybie odcięcia, co oznacza, że całe napięcie zasilania pojawia się na MOSFET. Oznacza to, że teraz MOSFET działa jako otwarty ładunek o nieskończonej oporności.
Kiedy powoli zwiększasz napięcie bramki, MOSFET powoli zaczyna przewodzić, wchodząc w region liniowy, w którym zaczyna wytwarzać napięcie na nim, które nazywamy jako $V_{DS}$ . W tym regionie MOSFET działa jako opór o skończonej wartości.
Teraz, gdy MOSFET wchodzi w obszar nasycenia, rezystancja MOSFET jest najmniejsza i równa $R_{DS(on)}$ MOSFET, który jest wymieniony w obwodzie.

— Durgaprasad
źródło

Myślę, że dokładniej byłoby powiedzieć, że w obszarze liniowym MOSFET „działa jak rezystor”. Gdyby to naprawdę był opornik, te linie napięcia-prądu byłyby liniami prostymi, ale widać wyraźnie, że nie są. Są one zbliżone proste linie, na niewielkim obszarze, ale muszę powiedzieć, że są jak rezystor jest nadmiernie idealification.

— Phil Frost

Tak, Phil. Całkowicie się z tobą zgadzam. W mojej odpowiedzi chciałem tylko dać pojęcie, w jaki sposób jego zasięg można postrzegać jak opór.

— Durgaprasad