オープンコレクタ回路の電位について

質問

電子回路初心者で文章苦手です。よろしくお願いします。

オープンコレクタのコレクタ抵抗に抵抗とＬＥＤを付けた回路をつかっています。下の様に接続されています。

５Ｖ
　↓
抵抗
　↓
ＬＥＤ
　↓
トランジスタのコレクタ
　↓
トランジスタのエミッタ
　↓
ＧＮＤ

トランジスタのベースがＯＮのとき、抵抗とＬＥＤの電位は４．８Ｖ、コレクターエミッタは０．２Ｖくらいになると分かります。
しかしベースがＯＦＦのとき、抵抗とＬＥＤがＧＮＤに落ちないため、抵抗とＬＥＤの電位はいくつになるか分かりません。

この回路でうまいこと、ベースがＯＮのとき抵抗とＬＥＤの電位が４．８Ｖで、ベースがＯＦＦのとき抵抗とＬＥＤの電位が０Ｖと読み取れるようにするにはどうしたらよいでしょうか。

よろしくお願いします。

回答No.2

inara1 · ベストアンサー

＞ベースがＯＮのとき抵抗とＬＥＤの電位が４．８Ｖで、ベースがＯＦＦのとき抵抗とＬＥＤの電位が０Ｖと読み取れるようにするにはどうしたらよいでしょうか

デジタルテスター（電圧計）をお持ちなら、以下のa-c間の電圧を測定してみれば、抵抗1とＬＥＤにかかっている電圧が分かります。アナログ（針式）テスターは誤差が大きいのでダメです。トランジスタがOFFのとき、a-c 間の電圧は ほぼ0V（0.01mVくらい出ているかも）、トランジスタがONのとき、4.8～4.9V くらいになっているはずです。

　　　　　　　　　　　　5V
　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　├─ a
　　　　　　　　　　　抵抗1
　　　　　　　　　　　　├─ b
　　　　　　　　　　　 LED
　　　　　　　　　　　　├─ c
　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　C（コレクタ）
　　V ─ 抵抗2 - B
　　　　　　　　　　　　E（エミッタ）
　　GND　────┴─ d

a-b 間の電圧を測定すると、コレクタに流れる電流を測定することができます。抵抗1の抵抗値を R [Ω：オーム] 、a-b間の電圧を E [V：ボルト] としたとき
　　　コレクタ電流 = LEDに流れる電流 = E/R [A：アンペア]
となります。抵抗1の抵抗値が R = 100 [Ω]の場合、トランジスタがOFFのとき E = 0.001 [mV] = 1×10^(-6) [V] ならば
　　　コレクタ電流 = LEDに流れる電流 = 1×10^(-6)/100 [A] = 1×10^(-8) [A] = 10 [nA]
となります。トランジスタがONのとき E = 2 [V] ならば
　　　コレクタ電流 = LEDに流れる電流 = 2/100 [A] = 0.02 [A] = 20 [mA]
となります。

＞ベースがＯＦＦのときの抵抗とＬＥＤの電位はいくつになるか分かりません

トランジスタが OFFのとき、5V→抵抗1→LED→コレクタ という経路にはほとんど電流は流れませんが、厳密にいうと、トランジスタのコレクタからベースの方向に 「コレクタ遮断電流」 という非常に小さい電流が流れます。この電流は 1nA とか 10nA という非常に小さい電流なので、a-b間や b-c間の電圧は非常に小さくなります。a-b間や b-c間の電圧がほぼゼロなら、コレクタ電圧は ほぼ5Vになります。 a-c間の電圧 + c-d間の電圧 = 5V という関係がいつも成り立ちますので、一方の電圧が分かれば他方の電圧が分かります。

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。
説明文を募集って事ですか？

こんなのでいかがでしょう。
トランジスタが遮断状態の時、コレクタ電流は全く流れないので抵抗は無限大と考えられます。
従って、電源電圧は抵抗、ＬＥＤ、トランジスタのＣ－Ｅ間の三者の抵抗の比率により分割されますが、トランジスタが無限大なので、事実上、全ての電圧がトランジスタにかかります。

＃実際にはトランジスタの漏れ電流がありますが、十分小さく、ＬＥＤ利用の範囲では無視できます。