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2013年1月 8日 (火)

ソースフォロア回路(MOSFET)の数式

本日は、MOSFETのソースフォロア回路です。

デバイス依存性が高いですが、簡単に計算できるようにまとめました。

 

 

D_com_mos Source Follower  Drain Common

ドレイン接地(ソース・フォロア)
入力インピーダンス Zin
Zi = 数M~数10MΩ
 
とても高い
出力インピーダンス Zo     R       1
Zo = ---------- ≒ ----
   1 + gm・R   gm
低い
電圧利得 Av     RL
Av = ---------
   Zo + RL
ほぼ1
電流利得 Ai Ai = ほぼ∞ とても大

※ gm = sqrt (k * Id)

※ k = 2μn Cox (W/L) : デバイス依存の数値です。
 順方向伝達アドミッタンスvs ドレイン電流カーブがデータシートに掲載されているときは、Idに対するgmを直読した方が正確です。

 

例えば 2SK1056 はデータシートから Id=3Aで gm=1.0なので

   k=gm^2/Id = 1/3 = 0.33 となり、

  Id = 50mA 時のgmは、

  gm = sqrt (0.33 * 0.05) = 128mS となります。

 

 gmがわかると出力インピーダンスも求まります。

  (負荷抵抗Rが十分高いときは簡略式で計算できる)

   Zo = 1/128m = 7.8Ω

 とても簡単です。 
 バイポーラトランジスタと違って入力インピーダンスに左右されません。

 

近年のスイッチング電源用の大電流MOSFETは、もっと出力インピーダンスが低いですが、バイポーラの入力容量とは桁違いに大きなcissをどうドライブするかが問題になります。 

前段からすると巨大なC負荷がぶら下がっているのと同じことになるからです。

大きめなゲート抵抗を入れてダンピングすると、今度はそのRC回路により帯域が制限されます。 このように「MOSFETはドライブが楽」というのは高域に関してはウソです。(低周波は軽い)

 

 

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