第三種電気主任技術者・2020年度・理論

2020年度 理論 問18(b)

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、各定数は図および問題文中の通りとする。(VCC=12V_{CC}=12V, R2=1R_2=1kΩ, 等)

小問(a)の動作点において、図1の回路に交流信号電圧を入力すると、最大値10µAの交流信号電流と小問(a)の直流電流 IBI_B 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 vo(=vce)v_o(=v_{ce}) 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。

2020年度 理論 問18(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2020年度 理論 問18(b)

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正答:(3)

要点

正解は(3)。ベース電流が20〜40µAに振れると、特性曲線からコレクタ電流は約4〜8mAに振れます。信号分の振幅は2mAで、1kΩ負荷の電圧振幅は2.0Vです。

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ベース電流の変化幅は、30±1030 \pm 10 µA、すなわち 2020 µA ~ 4040 µA となる。
図2より、
IB=40I_B = 40 µA のとき、IC≈8I_C \approx 8 mA。
IB=20I_B = 20 µA のとき、IC≈4I_C \approx 4 mA。
コレクタ電流の信号分(振幅)は、(8−4)/2=2(8 - 4)/2 = 2 mA。
出力電圧(信号分)の最大値 vov_o は、負荷抵抗 R2=1R_2 = 1 kΩ における電圧降下の変化分であるから、
vo=icR2=2 mA×1 kΩ=2.0v_o = i_c R_2 = 2 \text{ mA} \times 1 \text{ k}\Omega = 2.0 V。

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