MOSFETについて回路

この回路の仕組み（なんでこうなっているのか）は、私がどうしても理解できないので、簡単に教えていただけますか？

質問者からの補足コメント

• 

  picoからのVLED（出力）は0Vの場合、Q2（N-Channel MOSFET）のソース電圧（VS）が0Vで、ゲート電圧（VG）も0Vだけど、ドレイン電圧（VD）が7Vになったのはなぜですか？R1（5.1KΩ）がプルアップ抵抗だからですか？

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2025/01/23 15:55

• 失礼いたしました。R1上部にある電源電圧（VDDA）は7Vです。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2025/02/03 13:42

No.5 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/02/03 23:01

＞失礼いたしました。

R1上部にある電源電圧(VDDA)は7Vです。

それだと、Q2ドレイン電圧が7Vになることはないはずです。
補足に書かれているドレイン電圧が7Vというのは、どこから得た情報ですか？
どこかに書いてあったのですか？
それとも実測値ですか？

Q24がバイポーラトランジスタなので、ベースには電流が流れるため、正常に動作していれば、R1での電圧降下0Vということはあり得ないです。

No.4 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/02/01 22:36

No.2 & 3 再出です。

R1上部にある電源なんですけど、画像が不鮮明で何と書いてあるか見えないんですが、ここの電源電圧は何Vなのでしょうか？
VDが7Vというのが正確なのであれば、そこの電源電圧は8.2Vぐらいになるはずなのですが、なにぶん画像が不鮮明で文字がほとんど読めないので、補足していただければと思います。

No.3 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/02/01 12:28

補足に書かれているVDが7Vになる理由について、もう少しヒントを出しておきましょうか。

Q2はOFFしているのでQ2のドレインには電流は流れませんね。

Q1,Q22,Q23はFETなので、ゲートに電流はほとんど流れません。
Q24はバイポーラトランジスタなのでベースに電流が流れます。

流れる経路はR1→R25(? 画像が不鮮明で文字が読み取りにくい)→Q24ベース→Q24エミッタ、という経路になります。

抵抗に電流が流れると、抵抗値の比で分圧されるのは分かりますよね？

No.2 回答者： kanta2006 回答日時： 2025/01/26 23:50

AI回答は、所々、自信満々に間違った回答を出すのが特徴なので、AIを使うには間違いを見抜く能力が必要になります。

No.1の回答に補足されてる部分も、正にAI回答が間違っている所があるのですが、AI回答の何処が間違っているか見抜けますかね？
AIの回答の間違いを見抜けるようになれば、かなり実力が付いたと言えるでしょうけどね。

私からはAIが間違ってるよというヒントだけ出しておいて、しばらく熟成期間をおきますので、考えてみて下さい。
分かってしまえば簡単な事ですので。

No.1 回答者： fadklsj 回答日時： 2025/01/23 14:41

以下の回答は、画像をGoogleのAI、Geminiに読み込ませて、回答させたものです。

参考になれば幸甚です。
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はい、この回路の仕組みを説明しますね。この回路は、picoからのVLED出力信号を使って、VLED（恐らくLEDのことでしょう）への電力供給を制御する仕組みです。

・回路全体の構成

この回路は大きく分けて、以下の2つの部分から構成されています。

NチャンネルMOSFET（Q2）による制御回路:

picoからのVLED出力信号によって制御されるNチャンネルMOSFET（Q2）が、回路のスイッチの役割を担っています。

PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）とトランジスタ（Q24）による電力供給回路:

Q1、Q22、Q23はPチャンネルMOSFETで、VLEDに電力を供給するスイッチです。

トランジスタ（Q24）は、PチャンネルMOSFETのゲートを制御する役割を担っています。

・回路の動作原理

NチャンネルMOSFET（Q2）がOFFの場合:

picoからのVLED出力信号がLow（0Vに近い状態）の場合、NチャンネルMOSFET（Q2）はOFFになります。つまり、Q2は導通しません。

Q2がOFFになると、Q2のゲートにつながる電圧が上がり、Q2のゲート電圧が閾値以上になります。

Q2のゲート電圧が上昇すると、トランジスタ（Q24）のベースに電流が流れ、Q24がONになります。

Q24がONになると、PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）のゲート電圧がLowになります。

PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）はゲート電圧がLowのときONになるため、これらのMOSFETがONになり、VLEDに電力が供給され、VLEDが点灯します。

NチャンネルMOSFET（Q2）がONの場合:

picoからのVLED出力信号がHigh（3.3Vなどの高い電圧）の場合、NチャンネルMOSFET（Q2）はONになります。つまり、Q2は導通します。

Q2がONになると、Q2のゲートにつながる電圧がLowになるため、トランジスタ（Q24）のベースに電流が流れなくなり、Q24はOFFになります。

Q24がOFFになると、PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）のゲート電圧がHighになります。

PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）はゲート電圧がHighのときOFFになるため、これらのMOSFETがOFFになり、VLEDへの電力供給が停止し、VLEDは消灯します。

・まとめ

この回路は、NチャンネルMOSFET（Q2）のON/OFFを切り替えることで、PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）のON/OFFを反転させることで、VLEDの点灯/消灯を制御しています。

補足

PチャンネルMOSFETの並列接続: PチャンネルMOSFET（Q1, Q22, Q23）が並列に接続されているのは、VLEDに十分な電流を供給するためだと思われます。もしも一つのMOSFETでは電流容量が足りない場合、このように並列接続することで、より大きな電流を供給できます。

**抵抗R20:**抵抗R20はトランジスタQ24のベース電流を制限し、トランジスタが過剰に電流を流すのを防ぐ役割を担っています。

抵抗R12, R22, R23: これらの抵抗は、PチャンネルMOSFETのゲートの電圧を安定させるためのプルアップ抵抗です。PチャンネルMOSFETがOFFのときに、ゲートがフローティング状態になるのを防ぎ、確実にOFFの状態を維持します。

なぜこのような回路構成なのか？

picoからのVLED出力信号は、直接VLEDを駆動するには電力が足りない場合があります。そのため、この回路では、picoの出力信号でMOSFETを制御し、MOSFETを使ってより大きな電力をVLEDに供給するようにしています。また、NチャンネルMOSFETとPチャンネルMOSFETの組み合わせを使うことで、反転したロジックを実現しています。つまり、picoからのHigh出力でLEDを消灯し、Low出力でLEDを点灯させる、というロジックを簡単に実現しています。

もし、さらに詳しい情報が必要な場合は、遠慮なく聞いてください。