電験三種 理論 2023年度 下期 問18(b)

図1は,飽和領域で動作する接合形FETを用いた増幅回路を示し,図中のvi並びにvoはそれぞれ,入力と出力の小信号交流電圧[V]を表す。また,図2は,その増幅回路で使用するFETのゲート-ソース間電圧Vgs[V]に対するドレーン電流Id[mA]の特性を示している。抵抗RG=1MΩ,RD=5kΩ,RL=2.5kΩ,直流電源電圧VDD=20Vとするとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。図2 (b)図2の特性曲線の点Pにおける接線の傾きを読むことで,FETの相互コンダクタンスがgm=6mSであるとわかる。この値を用いて,増幅回路の小信号交流等価回路をかくと図3となる。ここで,コンデンサC1,C2,CSのインピーダンスが使用する周波数で十分に小さいときを考えており,FETの出力インピーダンスがRD[k]やRL[k]より十分大きいとしている。この増幅回路の電圧増幅度Av = vvoiの値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

1

2

3

4

5

正解と解説

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正解 1

ソース接地増幅回路の小信号等価回路では、電流源 gm·vgs が R_D と R_L の並列合成抵抗に流れて出力電圧を生じる。R_D∥R_L=5×2.5/(5+2.5)≒1.67 kΩ なので、電圧増幅度の大きさは Av=gm(R_D∥R_L)=6×10⁻³×1.67×10³≒10 となる(出力は入力と逆位相)。