MOSFET como resistencia controlada por voltaje

Esta pregunta puede ser demasiado localizada, pero lo intento.

¿Es posible reemplazar una resistencia variable por un MOSFET, en las condiciones que se muestran en el siguiente esquema?

En caso afirmativo, ¿alguien puede proponer un tipo de MOSFET o los parámetros MOSFET requeridos?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

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Lo que realmente estoy tratando de lograr es reemplazar R2a por algo simple que pueda controlar con un microcontrolador (DAC).

Estoy pirateando un dispositivo existente y no puedo reemplazar la resistencia R1.

Parece que presupones una solución. ¿Se supone que la salida es el rango de voltaje específico (0,12 a 4,00 V) o se supone que es proporcional al voltaje de suministro (nominalmente 12 V)? En otras palabras, ¿realmente necesita implementarse como un divisor de voltaje como se muestra?
Se supone que la salida es proporcional a la tensión de alimentación (10V .. 14 V). La resistencia R1 ya está implementada, no puedo cambiar eso. Necesito reemplazar R2 por algo simple, que pueda controlar con un microcontrolador.
Despliega dos niveles y explica lo que realmente estás tratando de lograr. Cíñete a lo que quieres lograr, no a cómo crees que podría lograrse. Al presentar alguna solución imaginaria, se hace más difícil llegar al problema real, especialmente porque ni siquiera sabemos cuál es.
¿Está realmente tratando de reemplazar la resistencia, o simplemente quiere algo que convierta los 0-2.5V de su DAC a 0.12-4V? Hay formas mucho más elegantes, precisas y económicas de hacer esto último.
Tal vez deberías estar buscando un DAC multiplicador
@Phil Frost, estoy tratando de reemplazar la resistencia.
@sergej No puedo imaginar por qué eso sería útil. Incluso si tuviéramos una resistencia ideal controlada por voltaje, este circuito sufre efectos que lo hacen complejo de analizar, como una alta impedancia de fuente que varía con el voltaje de salida. Eso no es un problema en sí mismo, pero cuando intente predecir cómo interactúa con la siguiente etapa del circuito, tendrá un gran dolor de cabeza.
Si está pirateando un dispositivo existente, obtenga un potenciómetro digital de 4 vías de 1 kOhm y agrúpelo para obtener una resistencia controlable digitalmente de 0 - 250 Ohm. Lo controla con I2C o SPI, digitalmente, en lugar de con un DAC. AD5254 o AD8403 probablemente podrían hacerlo.
Se perdió el espejo de Wayback Engine para graffiti.virgin.net/ljmayes.mal/comp/vcr.htm original.
Consulte el documento AN105 de Vishay, 'FET como resistencias controladas por voltaje' vishay.com/docs/70598/70598.pdf
He hecho esto antes con gran éxito. Bancos de carga de estado sólido construidos con FET que funcionan hasta 100 V y 25 A o más. Sin embargo, su aplicación es de menor corriente/voltaje. Recomendaría mantenerse alejado de cambiar FET y usar un FET diseñado para aplicaciones de audio. Están optimizados para funcionar en su región lineal, a diferencia de los FET de conmutación. Use un circuito Op-Amp con retroalimentación negativa para un control de puerta preciso. También querrá proteger el circuito en caso de que haya poco o ningún voltaje de suministro, de lo contrario, intentará funcionar inicialmente a toda velocidad cuando aplique su suministro de 12V por primera vez.

Respuestas (2)

Sí, pero:

Técnicamente, el MOSFET puede funcionar como una resistencia variable, pero hay dos problemas principales:

  1. En la región óhmica (que es bastante estrecha en términos de voltaje de salida) la linealidad es pobre y también depende del voltaje de entrada. No será muy fácil ajustarlo para que se comporte como una resistencia adecuada.

  2. La resistencia de salida de los MOSFET generalmente no es un valor preciso y será difícil obtener el valor exacto de la hoja de datos. Lo que puedes hacer es medirlo para varios voltajes de entrada y salida, y crear una tabla con los valores. Pero si no necesita que sea preciso, puede usar los gráficos en la hoja de datos.

Otra opción puede ser utilizar un VCR integrado .

+1 por responder realmente la pregunta. No es que todos los demás comentarios no sean válidos, por supuesto.
Según el venerable libro de texto de Martin Hartley Jones p. 139 , los problemas de linealidad se pueden superar mediante el uso de retroalimentación negativa. Además, el mismo libro de texto dice que los atenuadores controlados por voltaje FET se usaban comúnmente como dispositivos de control automático de ganancia (compresión de rango dinámico), por ejemplo, por Dolby. La nota AN105 de Siliconix tiene algunos circuitos de ejemplo con resistencias de control de voltaje JFET: un circuito de retroalimentación y control de voltaje de la ganancia de un amplificador operacional, pero no el legendario circuito Dolby.
Además, otro nombre para la resistencia controlada por voltaje es amplificador de transconductancia , que es más probable que se use para referirse a un amplificador operacional (en lugar de un solo FET).
En la hoja de datos de LM137000 , páginas 12-14, se proporcionan tres circuitos que implementan una resistencia controlada por voltaje usando un OTA (amplificador de transconductancia operacional) .

Sí, Sergej. ¡Tienes 100% razón!

Un MOSFET se puede usar fácilmente como una resistencia variable. Debe considerar algunos parámetros importantes antes de usarlo como una resistencia variable. Las cosas principales son

  1. La resistencia mínima que necesitas y la R D S ( o norte ) del MOSFET que haya elegido.

  2. El comportamiento del MOSFET en la región lineal es similar para casi todos los MOSFET.

Ahora veremos cómo podemos usarlo como una resistencia variable haciendo uso de las siguientes curvas características de MOSFETCorriente de drenaje frente a características de voltaje de drenaje para Vgs dados

  1. Cuando el V GRAMO S Esta abajo V t h del MOSFET está en un modo de corte, lo que significa que todo el voltaje de suministro aparece a través del MOSFET. Significa que ahora el MOSFET está actuando como una carga abierta con resistencia infinita.

  2. Cuando aumenta lentamente el voltaje de la puerta, el MOSFET comienza a conducir lentamente al ingresar a la región lineal donde comienza a desarrollar voltaje a través de él, lo que llamamos como V D S . En esta región el MOSFET actúa más parecido a una resistencia de valor finito.

  3. Ahora, cuando el MOSFET ingresa a la región de saturación, la resistencia del MOSFET es la menor y es igual a la R D S ( o norte ) del MOSFET que se menciona en el circuito.

Creo que sería más exacto decir que en la región lineal, el MOSFET "actúa como una resistencia". Si fuera realmente como una resistencia, esas líneas de voltaje-corriente serían líneas rectas, pero puedes ver claramente que no lo son. Se aproximan a las líneas rectas, en un área pequeña, pero decir que son como una resistencia es una idealización excesiva.
Sí, Phil. Estoy completamente de acuerdo contigo. En mi respuesta, solo quería dar una idea de cómo su rango puede verse como una resistencia.
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