第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和4年度（2022年）下期
問22 (理論 問22)

電流帰還バイアス回路の電圧値に関する各パラメータを求める計算問題です。

前問からの続きとなります。

v_C（t）＝V_C＋A_Csin（ωt＋θ_C）と表したときの直流電圧V_C、交流電圧A_C、位相θ_Cを求めていきます。

【直流電圧V_C】

まずは電圧V_BEから求めていきます。前問よりV_Bは1.5[V]であり、ベース・エミッタ間電圧は問題文より0.7[V]と考えます。よってV_BEは次のようになります。

・V_BE＝1.5－0.7＝0.8[V]‥①

次にエミッタ電流I_E[A]を求めます。

・I_E＝V_BE/0.8×10³＝0.8/0.8×10³＝1×10^－3[A]＝1[ｍA]

続いてコレクタ電流I_C[A]を求めます。公式はI_C＝I_B+I_Eとなり、I_B[A]は0[A]とみなせるのでコレクタ電流I_C[A]は次のようになります。

・I_C＝1×10^－3+0＝1×10^－3[A]＝1[ｍA]

さらにコレクタ側の抵抗5kΩにかかる電圧は次のようになります。

・1×10^－3×5×10³＝5[V]

最後に直流電圧V_Cを求めます。上記で求めた電圧5[V]は直流電圧源12[V]の電圧降下となります。

・V_C＝12-5＝7[V]

【交流電圧A_C】

v_i（t）＝A_i sinωtの式に振幅A_i＝100mV＝0.1[V]を代入すると次のようになります。

・v_i（t）＝0.1sinωt‥①

ここで交流電圧は時刻t［s］に対して変動していくので、最大値としてv_i（t）を考えるとsinωt＝1になります。これを上記①式に代入します。

・v_i（t）＝0.1[V]‥②

次にv_B（t）を求めます。上記で求めたv_i（t）にV_B＝1.5[V]を足します。

・v_B（t）＝0.1+1.5＝1.6[V]

次にv_ｃ（t）を求めます。

・v_C（t）=v_B（t）－V_BE＝1.6-0.7＝0.9[V]

続いてエミッタ電流I_E[A]を求めます。

・I_E＝v_C（t）/0.8×10³＝0.9/0.8×10³＝1.125×10^－3[A]＝1.125[ｍA]

さらにコレクタ側の抵抗5kΩにかかる電圧は次のようになります。

・1.125×10^－3×5×10³＝5.625[V]

交流電圧V_Cを求めます。上記で求めた電圧5.625[V]は直流電圧源12[V]の電圧降下となります。

・V_C＝12-5.625＝6.375[V]

最後にA_Cを求めます。

・A_C＝7-6.375＝0.625≒0.6[V]

【位相θ_C】

・入力電圧が最大値になると出力電圧が最小となり位相は反転します。前問より位相は0°なので反転するとπ(180°)となります。