第三種電気主任技術者の過去問
平成29年度（2017年）
理論 問13

R_Bの値は、オームの法則から

　V_RB(RBにかかる電圧)／I_B

で求められるので、まずはV_RBとI_Bの値を求めます。

・V_RBの求め方

図２より、I_C ＝ 0 mAのとき、V_CE＝9 V

I_Cが0ならR_Lでの電圧降下はないのでV_CC ＝ 9 V

問題文より、V_BEは無視できるとあるので、V_RB ＝ V_CC ＝ 9 Vとなります。

・I_Bの求め方

問題文より、動作点がV_CE ＝ 4.5 Vとあるので、図２からI_B ＝ 6μAとなります。

V_RBとI_Bが求められたのでR_Bを求めます。

R_B ＝ V_RB／I_B ＝ 9／ (6×10^-6) ＝ 1.5 MΩ

となります。

固定バイアス回路には、常にベース電流I_Bが入力信号の有無に関わらず流れており、図1の回路で言えば直流電源電圧V_CC→バイアス抵抗R_B→トランジスタのB(ベース)→トランジスタのE(エミッタ)の順に流れます。

トランジスタの入力側の直流電源電圧V_CCは次のような関係が成り立ちます。

・V_CC＝R_B×I_B+V_BE‥①

トランジスタの出力側の直流電源電圧V_CCは次のような関係が成り立ちます。

・V_CC＝R_L×I_C+V_CE‥②

この問題では、バイアス抵抗R_Bの値[MΩ]を求める形となりますので上記①式を利用して求めていきたいと思います。

問題文にある結合コンデンサC₁、C₂は出力側で用いる素子であり、直流成分を取り除き交流成分のみを取り出す役割なので今回の問題では無視して考える事ができます。

さらにベース－エミッタ間電圧V_BEは直流電源電圧V_CCに比べて十分小さく無視できるとあるのでV_BE＝0と見なす事が出来るので上記①式は次のようになります。

・V_CC＝R_B×I_B+0‥①´

この①´の式を変形させてバイアス抵抗R_Bを求める形の式にします。

・R_B＝V_CC/I_B‥③

次にV_CCを図2直流負荷線から求めていきたいと思います。

図2は縦軸がコレクタ電流I_C[mA]、横軸がコレクターエミッタ間電圧V_CE[V]となっているのでコレクタ電流I_C＝0[mA]の時、コレクターエミッタ間電圧V_CEは9[V]と読み解けます。

この結果を上記②式に代入してV_CCを求めると次のようになります。

・V_CC＝R_L×0+9＝9[V]‥②´

ベース電流I_Bは動作点がV_CE = 4.5Vの時の直流負荷線との交点になるので図2より6[μA]と読み解けます。よって上記③式にそれぞれの値を代入すると次のようになります。

・R_B＝9/6×10^-6＝1.5×10⁶[Ω]＝1.5[MΩ]

※μ＝1×10^-6、M=1×10⁶

以上のようになります。