動作環境

ESP-WROOM-02 ユニバーサル基板実装 (以下ESP8266)
Analog Disocvery 2 (以下AD2)

関連 http://qiita.com/7of9/items/0256996d9cf94fd2abc8

S-12用の電源として1.5V 1AをON/OFFしようとしている。
リレーではESP8266のGPIOの出力電流が170mAは無理なのでMOSFETを調べ始めた。

P型MOSFET

MOSFETはまだよくわからないが、P型MOSFETを買ってみた。

2SJ681
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08358/

MOSFETをON/OFFするための電圧はVSGと思っていたが、実際にはVthという値でthはthresholdの略のようだ。

VSGは印加電圧の方でsource-gate間電圧のようだ。

2SJ681のVthは-0.8Vから-2.0V。この部分を理解してなかった。

回路図

きむ茶工房ガレージハウスさんの「Ｐ型ＦＥＴの接続回路」を真似した。

R1, R2の抵抗は1.1kとした。

Vccの値をS-12駆動用の1.5Vとした。ESP8266の電源にはCR123A(3V)を使っている。
この時点で間違いを生じていることは後で気づいた。

code

以下のcodeをそのまま利用。
http://qiita.com/7of9/items/6bcce4bf70154d89c4b5

3.3secおきに300msecGPIO14のピンがHになる。

結果

AD2で波形を見た。

3.3秒おきに画像のような振れが見えるが、1.5Vが立つことはない。

間違った点

2SJ681のVthが-0.8Vから-2.0Vという部分を理解してなかった。

ESP8266のGPIOは3V立つのにマイナスとは？という疑問があった。

以下のように理解した。

MOSFETにかける電圧はVSG, source-gate間電圧である。sourceを基準としたgateの電圧、と見てみる。

VSGに関して、sourceにはVccの電圧がかかっている。Vccは今回1.5Vを使用。
GPIO14をH/Lした時、Lの時はgate電圧は0V(に近い値)になり、Vccは1.5Vなので、VSGは-1.5Vとなる。
2SJ681のVthは-0.8Vから2.0Vなので、VSGが-1.5Vではうまく動かなく、今回の結果となっている。

Vccを変えてみる

Vcc=2.5V

AD2にはSuppliesという機能により任意の電圧を出力することができる。これにより、Vccの値を1.5V以外で試してみた。

Vccを2.5Vにした場合、GPIO14がL時にVSGは-2.5Vとなる。Vthの範囲を超えてMOSFETが動作するはず。

通常は2Vが出力され、3.3secごとに300msec間0Vとなる。想定した動作に近いが、Vccを2.5Vにしているのに2Vまでなのが未消化。

Vcc=3V

Vccを3Vにしてみた。

通常は3Vが立って、GPIO14がHレベルの時に0Vになっている。

こちらは想定した通りの動作となった。

TODO

今回使用したP型MOSFET 2SJ681ではVthが-0.8Vから-2.0Vである。この場合、Vccに1.5Vとした場合に正常に動かないことを理解した。

N型MOSFETにするとVcc(1.5V)に関係なく、GPIO14の電圧がVthを超えることで、動作するのだろうか。とりあえずN型MOSFETを買ってみる。

あるいは、GPIO14の出力を正負逆転するようにする、というのも可能かもしれない。
インバーター用ICを使うことになるだろうか。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10588/

OPアンプで反転増幅回路、増幅率1としたら、手持ちで試せるだろうか。