第三種電気主任技術者の過去問
令和2年度（2020年）
理論 問22
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和2年度（2020年） 理論 問22 （訂正依頼・報告はこちら）
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、次の問に答えよ。
ただし、IB［µA］、lC［mA］はそれぞれベースとコレクタの直流電流であり、ib［µA］、ic［mA］はそれぞれの信号分である。また、VBE［V］、VCE［V］はそれぞれベース−エミッタ間とコレクタ−エミッタ間の直流電圧であり、vbe［V］、vce［V］はそれぞれの信号分である。さらに、vi［V］、vo［V］はそれぞれ信号の入力電圧と出力電圧、VCC［V］はバイアス電源の直流電圧、R1［kΩ］とR2［kΩ］は抵抗、C1［F］、C2［F］はコンデンサである。なお、R2＝1kΩであり、使用する信号周波数においてC1、C2のインピーダンスは無視できるほど十分小さいものとする。
この設問は、（前問）の続きの設問となります。
下記トランジスタの動作点において、図1の回路に交流信号電圧viを入力すると、最大値10µAの交流信号電流ibと動作点での直流電流IB（30μA）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v0（＝vce）の最大値［V］として、最も近いものを次の選択肢の中から一つ選べ。
ただし、動作点付近においてトランジスタの出力特性は直線で近似でき、信号波形はひずまないものとする。
ただし、IB［µA］、lC［mA］はそれぞれベースとコレクタの直流電流であり、ib［µA］、ic［mA］はそれぞれの信号分である。また、VBE［V］、VCE［V］はそれぞれベース−エミッタ間とコレクタ−エミッタ間の直流電圧であり、vbe［V］、vce［V］はそれぞれの信号分である。さらに、vi［V］、vo［V］はそれぞれ信号の入力電圧と出力電圧、VCC［V］はバイアス電源の直流電圧、R1［kΩ］とR2［kΩ］は抵抗、C1［F］、C2［F］はコンデンサである。なお、R2＝1kΩであり、使用する信号周波数においてC1、C2のインピーダンスは無視できるほど十分小さいものとする。
この設問は、（前問）の続きの設問となります。
下記トランジスタの動作点において、図1の回路に交流信号電圧viを入力すると、最大値10µAの交流信号電流ibと動作点での直流電流IB（30μA）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v0（＝vce）の最大値［V］として、最も近いものを次の選択肢の中から一つ選べ。
ただし、動作点付近においてトランジスタの出力特性は直線で近似でき、信号波形はひずまないものとする。
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この過去問の解説 （2件）
01
正解は3です。
問題文より、
この回路において、VCE = 1/2 × VCC = 6 [V]の動作点で、交流信号電圧 Vi を入力すると、 交流信号電流 ib = 10 [μA] (最大値)と、直流電流 IB = 30 [μA] の和がベース(B)に流れます。
図２のトランジスタの出力特性より、
ibが±10 [μA]変化するとき、icは±2.0 [mA]変化します。
出力交流信号V0は、V0 = VCEであり、抵抗R2での電圧降下が変化した分になります。
これよりV0の最大値 V0maxは、下記の式で求めることができます。
V0max = ic × R2
= (2.0 × 10-3) ×(1 × 103)
= 2.0 [V]
よって、正解は 3 の「2.0」となります。
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02
「前問」より、ベース電流 IB = 30 μA です。
本問では、ベース電流IB に対して最大値10 μAの交流信号電流が付随し、
その和がベースに流れます。
よって、和の最大値は40 μA、最小値は20 μA といえます。
図2で与えられる特性より、
動作点より、ベース電流が上記幅で変動する場合、
電圧VCE＋交流電圧の和は振幅2Vで変動することがわかります。
（図示すると理解しやすいです。）
トランジスタの動作点は VCE ＝ 6 V と与えられていることから、
出力交流信号電圧 V0の最大値は 2V と表せます。
以上より、[3]が正解です。
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