電験三種 平成23年度(2011) 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のトランジスタによる小信号増幅回路について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし，各抵抗は，$R_{\mathrm{A}} = 100$[kΩ]，$R_{\mathrm{B}} = 600$[kΩ]，$R_{\mathrm{C}} = 5$[kΩ]，$R_{\mathrm{D}} = 1$[kΩ]，$R_{\mathrm{o}} = 200$[kΩ]である。$\mathrm{C_1}$，$\mathrm{C_2}$ は結合コンデンサで，$\mathrm{C_3}$ はバイパスコンデンサである。また，$V_{\mathrm{CC}} = 12$[V]は直流電源電圧，$V_{\mathrm{be}} = 0.6$[V]はベース-エミッタ間の直流電圧とし，$v_{\mathrm{i}}$[V]は入力小信号電圧，$v_{\mathrm{o}}$[V]は出力小信号電圧とする。 (b) 小信号増幅回路の交流等価回路は，結合コンデンサ及びバイパスコンデンサのインピーダンスを無視することができる周波数において，一般に，図2の簡易等価回路で表される。 ここで，$i_{\mathrm{b}}$[A]はベースの信号電流，$i_{\mathrm{c}}$[A]はコレクタの信号電流で，この回路の電圧増幅度 $A_{\mathrm{v0}}$ は下式となる。 $A_{\mathrm{v0}} = \left|\dfrac{v_{\mathrm{o}}}{v_{\mathrm{i}}}\right| = \dfrac{h_{\mathrm{fe}}}{h_{\mathrm{ie}}} \cdot \dfrac{R_{\mathrm{C}} R_{\mathrm{o}}}{R_{\mathrm{C}} + R_{\mathrm{o}}}$ ……① また，コンデンサ $\mathrm{C_1}$ のインピーダンスの影響を考慮するための等価回路を図3に示す。 このとき，入力小信号電圧のある周波数において，図3を用いて得られた電圧増幅度が①式で示す電圧増幅度の $\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ となった。この周波数[Hz]の大きさとして，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし，エミッタ接地の小信号電流増幅率 $h_{\mathrm{fe}} = 120$，入力インピーダンス $h_{\mathrm{ie}} = 3 \times 10^3$[Ω]，コンデンサ $\mathrm{C_1}$ の静電容量 $C_1 = 10$[μF]とする。