電験三種 理論 2022年度 下期 問18(a)

図1の回路は,電流帰還バイアス回路に結合容量を介して,微小な振幅の交流電圧を加えている。この入力電圧の振幅がAi =100mV,角周波数がω=10000 rad/sで,時刻t[s]に対してvi(t)[mV]がvi(t)= Aisinωtと表されるとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。図 2 (a) 次の文章は,電圧vB(t)に関する記述である。トランジスタのベース端子に流れ込む電流iB(t)が十分に小さいとき,ベース端子を切り離しても2kΩの抵抗の電圧は変化しない。そこで,図2の回路で考え,さらに重ね合わせの理を用いることで,電圧vB(t)を求める。まず,vi(t)=0Vとすることで,直流電圧VB = (ア) Vが求められる。次に,直流電圧源の値 を0Vとし,コンデンサのインピーダンスが2kΩより十分に小さいと考えると,交流電圧vB(t)の振幅AB = (イ) mVと初期位相θB = (ウ) radが求められる。以上より,vB(t)=VB+ABsin(ωt+θB)と表すことができる。上記の記述中の空白箇所(ア)~(ウ)に当てはまる組合せとして,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。(ア) (イ) (ウ)

1

2

3

4

5

正解と解説

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正解 4

図2の回路でvi(t)=0Vとすると、12Vの直流電源を14kΩと2kΩで分圧した電圧がVBになるので、VB = 12×2/(14+2) = 1.5V です。次に直流電源を0V(交流的に接地)とすると、14kΩと2kΩはどちらもベース節点と接地間に入るだけで、10μFのコンデンサのインピーダンスが2kΩより十分小さければvi(t)はそのままベース節点に現れます。したがって振幅はAB = 100mVのまま、位相のずれも生じないのでθB = 0radとなり、(1.5, 100, 0)の組合せが該当します。