第三種電気主任技術者・2023年度 下期・理論

2023年度 下期 理論 問18(a)

図1は、飽和領域で動作する接合形FETを用いた増幅回路を示し、図中の viv_{i} 並びに vov_{o} はそれぞれ、入力と出力の小信号交流電圧 [V]\mathrm{[V]} を表す。また、図2は、その増幅回路で使用するFETのゲートーソース間電圧 Vgs[V]V_{gs} \mathrm{[V]} に対するドレーン電流 Id[mA]I_{d} \mathrm{[mA]} の特性を示している。抵抗 RG=1MΩR_{G}=1 \mathrm{M\Omega}、RD=5kΩR_{D}=5 \mathrm{k\Omega}、RL=2.5kΩR_{L}=2.5 \mathrm{k\Omega}、直流電源電圧 VDD=20VV_{DD}=20 \mathrm{V} とするとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(選択問題)

FETの動作点が図2の点Pとなる抵抗 RSR_{S} の値 [kΩ]\mathrm{[k\Omega]} として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2023年度 下期 理論 問18(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2023年度 下期 理論 問18(a)

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正答:(4)

要点

正解は(4)。図2の動作点Pから VgsV_{gs} と IdI_d を読み取り、自己バイアスの関係 Vgs=−IdRSV_{gs}=-I_dR_S でソース抵抗を求めます。ゲート電流を無視する前提が要点です。

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この問題では、図2の特性曲線から点Pの座標を読み取り、自己バイアス回路のゲート電位0Vを使って RSR_S を求めます。

点Pの座標より、Vgs=−1.8VV_{gs} = -1.8 \mathrm{V}、Id=1.8mAI_d = 1.8 \mathrm{mA} です。
自己バイアス回路において、ゲート電流は無視できるためゲート電位は 0V0\mathrm{V} です。
したがって、Vgs=0−IdRS=−IdRSV_{gs} = 0 - I_d R_S = -I_d R_S となります。
−1.8=−(1.8×10−3)RS-1.8 = - (1.8 \times 10^{-3}) R_S
RS=1.81.8×10−3=1000Ω=1kΩR_S = \dfrac{1.8}{1.8 \times 10^{-3}} = 1000 \Omega = 1 \mathrm{k\Omega}。

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