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

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問題

第三種 電気主任技術者試験 平成29年度(2017年) 理論 問13 (訂正依頼・報告はこちら)

図1は、固定バイアス回路を用いたエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は、トランジスタの五つのベース電流IBに対するコレクターエミッタ間電圧VCEとコレクタ電流ICとの静特性を示している。このVCE − IC特性と直流負荷線との交点を動作点という。図1の回路の直流負荷線は図2のように与えられる。
動作点がVCE = 4.5Vのとき、バイアス抵抗RBの値[MΩ]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、ベース-エミッタ間電圧VBEは直流電源電圧VCCに比べて十分小さく無視できるものとする。なお、RLは負荷抵抗であり、C1、C2は結合コンデンサである。
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この過去問の解説 (3件)

01

RBの値は、オームの法則から

 VRB(RBにかかる電圧)/IB

で求められるので、まずはVRBとIBの値を求めます。

・VRBの求め方

図2より、IC = 0 mAのとき、VCE=9 V

ICが0ならRLでの電圧降下はないのでVCC = 9 V

問題文より、VBEは無視できるとあるので、VRB = VCC = 9 Vとなります。

・IBの求め方

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

VRBとIBが求められたのでRBを求めます。

RB = VRB/IB = 9/ (6×10-6) = 1.5 MΩ

となります。

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02

図2より必要な情報を読み取ります。

VCE=4.5の時、IB=6μA
IC=0の時、VCE=9

まず、VCCを求めます。VCCの式は

VCC=ICRL+VCE

この式に図2から読み取った値を代入します。

VCC=0×RL+9

VCC=9

次に、RBを求めます。

RB=VCC/IB

RB=9/6×10^-6

RB=1.5 [MΩ]

以上により、選択肢の【3】正解となります。


参考になった数1

03

固定バイアス回路には、常にベース電流IB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VCC→バイアス抵抗RB→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VCCは次のような関係が成り立ちます。

VCC=RB×IB+VBE‥①

トランジスタの出力側の直流電源電圧VCCは次のような関係が成り立ちます。

VCC=RL×IC+VCE‥②

 

この問題では、バイアス抵抗RB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VBEは直流電源電圧VCCに比べて十分小さく無視できるとあるのでVBE=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。

VCC=RB×IB+0‥①´

この①´の式を変形させてバイアス抵抗RBを求める形の式にします。

RBVCC/IB‥③

 

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

この結果を上記②式に代入してVCCを求めると次のようになります。

VCC=RL×0+9=9[V]‥②´

 

ベース電流IB動作点がVCE = 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。

RB=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。

 

 

選択肢1. 0.5

解説の冒頭の内容と一致しないので不適切です。

選択肢2. 1.0

解説の冒頭の内容と一致しないので不適切です。

選択肢3. 1.5

解説の冒頭の内容と一致するので適切です。

選択肢4. 3.0

解説の冒頭の内容と一致しないので不適切です。

選択肢5. 6.0

解説の冒頭の内容と一致しないので不適切です。

まとめ

この問題はトランジスタ回路の基礎を理解していないと解ける問題ではありません。動作方法や

公式を理解した上で、学習される事をお薦め致します。

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