電験三種 令和5年度(2023) 下期 理論 問18(b) 過去問解説

（選択問題：問17または問18のどちらか1問を解く） 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 $v_{\mathrm{i}}$ 並びに $v_{\mathrm{o}}$ 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 $V_{\mathrm{gs}}$[V]に対するドレーン電流 $I_{\mathrm{d}}$[mA]の特性を示している。抵抗 $R_{\mathrm{G}} = 1\,\mathrm{M\Omega}$，$R_{\mathrm{D}} = 5\,\mathrm{k\Omega}$，$R_{\mathrm{L}} = 2.5\,\mathrm{k\Omega}$，直流電源電圧 $V_{\mathrm{DD}} = 20\,\mathrm{V}$ とするとき，次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (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 $g_{\mathrm{m}} = 6\,\mathrm{mS}$ 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 $C_1$，$C_2$，$C_{\mathrm{S}}$ 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 $R_{\mathrm{D}}$[kΩ]や $R_{\mathrm{L}}$[kΩ]より十分大きいとしている。 この増幅回路の電圧増幅度 $A_{\mathrm{v}} = \left|\dfrac{v_{\mathrm{o}}}{v_{\mathrm{i}}}\right|$ 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。