第三種電気主任技術者・2011年度・理論

2011年度 理論 問18(a)

図1のトランジスタによる小信号増幅回路について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,各抵抗は, RA=100 [kΩ]R_A=100 \ \text{[k}\Omega\text{]} , RB=600 [kΩ]R_B=600 \ \text{[k}\Omega\text{]} , RC=5 [kΩ]R_C=5 \ \text{[k}\Omega\text{]} , RD=1 [kΩ]R_D=1 \ \text{[k}\Omega\text{]} , Ro=200 [kΩ]R_o=200 \ \text{[k}\Omega\text{]} である。 C1C_1 , C2C_2 は結合コンデンサで, C3C_3 はバイパスコンデンサである。また, VCC=12 [V]V_{CC}=12 \ \text{[V]} は直流電源電圧, Vbe=0.6 [V]V_{be}=0.6 \ \text{[V]} はベース-エミッタ間の直流電圧とし, vi [V]v_i \ \text{[V]} は入力小信号電圧, vo [V]v_o \ \text{[V]} は出力小信号電圧とする。

小信号増幅回路の直流ベース電流 Ib [A]I_b \ \text{[A]} が抵抗 RAR_A , RCR_C の直流電流 IA [A]I_A \ \text{[A]} や IC [A]I_C \ \text{[A]} に比べて十分に小さいものとしたとき,コレクタ-エミッタ間の直流電圧 Vce [V]V_{ce} \ \text{[V]} の値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2011年度 理論 問18(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2011年度 理論 問18(a)

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正答:(4)

要点

正解は(4)。直流解析 ベース電圧 VB V_B はブリーダ抵抗 RA,RB R_A, R_B で分圧されます(ベース電流無視)。エミッタ電圧 VE=VB−Vbe=1.714−0.6=1.114 [V] V_E = V_B - V_{be} = 1.714 - 0.6 = 1.114 \, [\mathrm{V}] 。

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直流解析
ベース電圧 VB V_B はブリーダ抵抗 RA,RB R_A, R_B で分圧されます(ベース電流無視)。
VB=VCC×RARA+RB=12×100100+600=127≈1.714 [V] V_B = V_{CC} \times \dfrac{R_A}{R_A + R_B} = 12 \times \dfrac{100}{100+600} = \dfrac{12}{7} \approx 1.714 \, [\mathrm{V}]
エミッタ電圧 VE=VB−Vbe=1.714−0.6=1.114 [V] V_E = V_B - V_{be} = 1.714 - 0.6 = 1.114 \, [\mathrm{V}] 。
エミッタ電流 IE=VERD=1.1141×103=1.114 [mA] I_E = \dfrac{V_E}{R_D} = \dfrac{1.114}{1 \times 10^3} = 1.114 \, [\mathrm{mA}] 。
IC≈IE I_C \approx I_E とすると、コレクタ電圧降下は ICRC=1.114×5=5.57 [V] I_C R_C = 1.114 \times 5 = 5.57 \, [\mathrm{V}] 。
Vce=VCC−ICRC−VE=12−5.57−1.114=5.316 [V] V_{ce} = V_{CC} - I_C R_C - V_E = 12 - 5.57 - 1.114 = 5.316 \, [\mathrm{V}]
最も近いのは 5.3 です。

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