【R5 上期 電験3種 理論 問13】コレクタ接地増幅回路の基本特性に関する論説問題

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この記事では、令和5年度 上期 電験3種 理論 問13の過去問解説をします。

令和5年度 上期 電験3種 理論 問13 問題文

図のコレクタ接地増幅回路に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)電圧増幅度は約1である。

(2)入力インピーダンスが大きい。

(3)出力インピーダンスが小さい。

(4)緩衝増幅器として使用されることがある。

(5)増幅回路内部で発生するひずみが大きい。

解答・解説

この問題の正解は(5)です。

詳細を解説していきます。

コレクタ接地回路各部の電圧と電圧増幅率

コレクタ接地回路の各部の電圧を示すと下の図になります。

入力電圧$V_{in}$、出力電圧$V_{out}$の他、ベース・エミッタ間電圧$V_{BE}$が存在します。

ここで、$V_{BE}$は非常に小さいので無視できます。

結果、

$$V_{in}≒V_{out}$$

となるので、電圧増幅率は、ほぼ1になります。

コレクタ接地回路各部の電流と電流増幅率

コレクタ接地各部の電流を示すと下の図になります。

ここで、入力電流$I_{in}$に対して、$V_{cc}$から供給される$I_c$の値が大きいため、$I_{out}$には非常に大きな電流が流れます。

そのため、コレクタ接地増幅回路においては、電流増幅率が大きいです。

入力インピーダンスと出力インピーダンス

回路各部の電流と電圧を示します。

ここからは相対的な話になりますが、入力側を見れば、$V_{in}$によって微小な電流$I_{in}$が流れています。

入力電圧$V_{in}$に対し、入力電流$I_{in}$が非常に小さいので、インピーダンスは大きい。

つまり、コレクタ接地増幅回路は入力インピーダンスが大きいことが分かります。

一方の出力側は、出力電圧$V_{out}$は入力電圧$V_{in}$とほぼ同じであるにもかかわらず、電流$I_{out}$は非常に大きな値になります。

出力電圧$V_{out}$に対し、出力電流$I_{in}$が非常に大きいので、インピーダンスは小さい。

つまり、コレクタ接地増幅回路の出力インピーダンスが大きいことが分かります。

緩衝増幅器として使用される

書き出すと長くなるので省略しますが、一般的に、信号処理においては、

  • 入力インピーダンスが大きく(回路負荷とならない)
  • 出力インピーダンスが小さい(低抵抗負荷を駆動できる)

回路が求められます。

そこで、コレクタ接地増幅回路を間に挟むことによって、この入出力インピーダンス特性を満たすことができます。

よって、コレクタ接地増幅回路は、緩衝増幅器としての利用が行われます。

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