第三種電気主任技術者・2011年度・理論

2011年度 理論 問18(b)

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。

小信号増幅回路の交流等価回路は,結合コンデンサ及びバイパスコンデンサのインピーダンスを無視することができる周波数において,一般に,図2の簡易等価回路で表される。ここで, ib [A]i_b \ \text{[A]} はベースの信号電流, ic [A]i_c \ \text{[A]} はコレクタの信号電流で,この回路の電圧増幅度 Av0A_{v0} は下式となる。Av0=∣vovi∣=hfehie⋅RCRoRC+Ro…①A_{v0} = \left| \frac{v_o}{v_i} \right| = \frac{h_{fe}}{h_{ie}} \cdot \frac{R_C R_o}{R_C + R_o} \dots ①また,コンデンサ C1C_1 のインピーダンスの影響を考慮するための等価回路を図3に示す。このとき,入力小信号電圧のある周波数において,図3を用いて得られた電圧増幅度が①式で示す電圧増幅度の 12\frac{1}{\sqrt{2}} となった。この周波数 [Hz]\text{[Hz]} の大きさとして,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,エミッタ接地の小信号電流増幅率 hfe=120h_{fe}=120 ,入力インピーダンス hie=3×103 [Ω]h_{ie}=3\times 10^3 \ \text{[}\Omega\text{]} ,コンデンサ C1C_1 の静電容量 C1=10 [μF]C_1=10 \ \text{[}\mu\text{F]} とする。

2011年度 理論 問18(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2011年度 理論 問18(b)

回答を選ぶ

選択すると結果を表示

見直しを保存するには、設定で端末内の記録をONにしてください。

次の問題へ →
正答・解説を確認する

正答:(4)

要点

正解は(4)。低域遮断周波数 入力側のハイパスフィルタ(CR回路)のカットオフ周波数を求めます。時定数 τ=C1Rin \tau = C_1 R_{in} です。ここで Rin R_{in} は信号源から見た入力インピーダンスです。

詳細解説を読む

低域遮断周波数
入力側のハイパスフィルタ(CR回路)のカットオフ周波数を求めます。
時定数 τ=C1Rin \tau = C_1 R_{in} です。ここで Rin R_{in} は信号源から見た入力インピーダンスです。
バイアス抵抗 RA,RB R_A, R_B とトランジスタ入力インピーダンス hie h_{ie} の並列合成抵抗になります。
Rbias=RA//RB=100×600700≈85.7 [kΩ] R_{bias} = R_A // R_B = \dfrac{100 \times 600}{700} \approx 85.7 \, [\mathrm{k\Omega}]
これと hie=3 [kΩ] h_{ie} = 3 \, [\mathrm{k\Omega}] の並列値は、hie h_{ie} が支配的であり、約 2.9 [kΩ] 2.9 \, [\mathrm{k\Omega}] です。
(1/R=1/85.7+1/3≈1/2.9 1/R = 1/85.7 + 1/3 \approx 1/2.9 )。
カットオフ周波数 fc=12πC1R f_c = \dfrac{1}{2\pi C_1 R} 。
fc=12π×10×10−6×2.9×103≈5.5 [Hz] f_c = \dfrac{1}{2\pi \times 10 \times 10^{-6} \times 2.9 \times 10^3} \approx 5.5 \, [\mathrm{Hz}]
最も近い値は 5.3 です。

関連問題

考え方を確認する補足解説