// google adsence用 電験３種過去問【2020年理論 問18】 | 電気主任技術者のいろは

電験３種過去問【2020年理論 問18】

2022年4月24日

【電子回路】トランジスタ増幅回路の計算《計算問題》

　図１に示すエミッタ接地トランジスタ増幅回路について、次の（a）及び（b）の問に答えよ。
　ただし、IB[μA]、IC[ｍA]はそれぞれベースとコレクタの直流電流であり、ib[μA]、ic[ｍA]はそれぞれの信号分である。また、VBE[V]、VCE[V]はそれぞれベース－エミッタ間とコレクタ－エミッタ間の直流電圧であり、vbe[V]、vce[V]はそれぞれの信号分である。さらに、vi[V]、v0[V]はそれぞれ信号の入力電圧と出力電圧、VCC[V]はバイアス電圧の直流電圧、R1[kΩ]とR2[kΩ]は抵抗、C1[F]とC2[F]はコンデンサである。なお、R2＝1kΩであり、使用する信号周波数においてC1、C2のインピーダンスは無視できるほど十分小さいものとする。

 （a）図２はトランジスタの出力特性である。トランジスタの動作点VCE＝(1/2)VCC＝6Vに選ぶとき、動作点でのベース電流IBの値[μA]として、最も近いものを次の（１）～（５）のうちから一つ選べ。

（１）20 （２）25 （３）30 （４）35 （５）40

（b）小問（a）の動作点において、図１の回路に交流信号電圧viを入力すると、最大値10μAの交流信号電流ibと小問（a）の直流電流IBの和がベース（B）に流れた。このとき、図２の出力特性を使って求められる出力交流信号電圧v0(=vce)の最大値[V]として、最も近いものを次の（１）～（５）のうちから一つ選べ。
　ただし、動作点付近においてトランジスタの出力特性は直線で近似でき、信号波形はひずまないものとする。

（１）1.0 （２）1.5 （３）2.0 （４）2.5 （５）3.0

解答と解説はこちら

解答 

（a)の解答は（３） （b)の解答は（３）

解説

（a）VCE＝6Vであるから、R2＝1kΩの抵抗にかかる電圧VR2＝VCC－VCE＝12－6＝6[V]である。R2の抵抗に流れる電流がコレクタ電流IC[A]あるので、この時のコレクタ電流は

　IC＝VCE/R2＝6/(1×103)＝6×10-3[A]

つまりコレクタ電流IC＝6[ｍA]となる。図２のトランジスタの出力特性をみると、VCE＝6VかつIC＝6ｍAとなるときの、ベース電流IBの動作点は30[μA]であることが分かる。

 

（b）ベース（B）には、最大値10μAの交流信号電流ibと30μAの直流電流IBの和が流れる。つまり、IB+ibは30μA±10μAで変化することなるので、IB+ibの値は20μA～40μAの間を変化する。

図２のトランジスタの出力特性をみると、VCE＝6VかつICB＝20μA～40μAの間を変化するとき、コレクタ電流ICは4ｍA～8ｍAの間を変化することが分かる。

ここで、R2＝1kΩの抵抗にかかる電圧VR2＝IC×R2であるので、VR2は4V～8Vの間で変化する。つまりVCE+vce＝VCC－VR2なので、VCE+vceも4V～8Vで変化することが分かる。

VCE+vceの4V～8Vは、VCE＝6Vの直流信号電圧にvceの±2V（振幅２Vの交流信号電圧）が重ねられているので、出力交流信号電圧v0(=vce)の最大値は2[V]となる。

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Posted by ちゅん