バイアス回路の問題について

質問

初心者です。
http://monoist.atmarkit.co.jp/fembedded/eledrill/1term/19.html
の一番下の問題１７の解答を読んでもわかりません。
　（１）なぜ、電圧増幅率は　交流の電圧増幅率を求めるのでしょうか？
　直流の電圧増幅率は関係ないのでしょうか？
　（２）なぜvo=-Rc・icになるのでしょうか？コレクタ・エミッタ間の電圧がvoだと推察（間違っているかもしれません）するのに、よくわかりません。しかも、マイナスまでついているので・・。

以上ですが、どうぞよろしくお願いします。

回答No.4

c80s3xxx · ベストアンサー

困ったね．
そもそもエミッタ接地の場合のトランジスタの直流動作は理解できているのだろうか．あとオームの法則．この二つがきちんと理解できていないような感じがしますが．

まず交流電圧が入力されていないとき．
この状態では，VBE～0.6Vで，ベースにはIB が流れている．
このとき，IC=IB×hFE が流れる．コレクタ側の負荷抵抗 RC (1kΩのやつ) があるので，この両端には RC×IC の電圧が現れる．
電源電圧を V とすれば，VCE＋RC×IC = V は明らか．
いま，入力に交流をさらに加える．交流は電圧が時間変化しているので，ある瞬間で v1 (>0) の電圧になったときを考える．ただし，v1 は0.6Vよりもずっと小さいものとする．
この瞬間では，ベースにははじめにバイアスで与えてあった VBE よりも v1 だけ高い電圧がかかる．入力抵抗hIE が与えられているので，この結果，v1/hIE だけ IB が増加する．すると ICは (v1/hIE)×hFE だけ増加する．したがってRC の両端の電圧は RC×(v1/hIE)×hFE だけ「増加」する．したがって，この結果，VCE は RC×(v1/hIE)×hFE だけ「減少」しなくてはならない．
結局，入力側の v1 分の「増加」は，VCE では RC×(v1/hIE)×hFE の「減少」という形で現れる．出力側のカプリングコンデンサを通って出てくるのは，この変化分だけである．
逆に v1<0 であれば IB 減少 -> IC 減少 -> RC の両端の電圧減少 -> VCE 増加 となり，符号が常に逆．
結局，絶対値では 出力側の変化÷入力側の変化 = {RC×(v1/hIE)×hFE }÷v1 = RC×hFE/hIE だけの増幅がおこるといえる．
今の問題条件では，1kΩ×200÷3kΩ=66.666 倍 になる．四捨五入すれば67倍で，66倍に切り捨ててる回答例は不適切．

お礼

非常にわかりやすい解説で　わかりました。ご苦労おかけいたしまして
申し訳ありません。本当にありがとうございました。

回答No.3

ymmasayan

No.1です。
間違えました。
エミッタ電圧が上がれば→ベース電圧が上がれば。

まず一番混乱するのはコレクタ抵抗です。
電源は交流的には大きなコンデンサが入っていますのでグランドと同じです。
つまり、コレクタ負荷抵抗はコレクタ－エミッタ間に入るのです。
向きを考えるとさかさまですね。

エミッタ接地回路の等価回路の変形のしかたが↓にあります。参考にして下さい。

参考URL：

http://zohars.homelinux.org/tamarchives/commonemitter2.html

お礼

URLを参考にさせていただきます。まさ基礎ができてないために
はっきりとは　わからないかもしれませんが、ありがとうごさいます。

回答No.2

c80s3xxx

> （１）なぜ、電圧増幅率は　交流の電圧増幅率を求めるのでしょうか？

交流増幅回路だから．

> コレクタ・エミッタ間の電圧がvoだと推察（間違っているかもしれません）

間違ってます．出力側のコンデンサの後ろで測定される，正味の交流信号の出力電圧が vo．コレクタ-エミッタ間の正味の電圧は VCE+vo．入力がなければ VCE の直流が出ていて，これが vo だけ変調される．
マイナスがつくのは，入力と位相が反転するから．

補足

1ｋΩの抵抗によって電圧降下があるから入力と位相が反転すると考えてよろしいでしょうか？だとすると1ｋΩの抵抗の　画面をみて上を高電位、下を低電位とすると電位的には　出力電圧は　1ｋΩの抵抗の下と等しくなり、
vo=-Rc・icが　なぜ成り立つのか理解できません。－がつく意味は
なんとなくわかるのですが・・。申し訳ありませんが　どなたかご教授願いたいと思いまして。根本的に交流回路の　見方が　間違っているかもしれませんが。

回答No.1

ymmasayan

１．これは交流増幅回路です。
　　交流増幅回路は直流回路と交流回路を重ねた形になります。
　　この中の交流回路だけについて考えればよいのです。
２．エミッター電圧が上がればコレクタ抵抗のためにコレクター電圧が下がります。
　　だから符号は反対です。
　　典型的な反転増幅回路です。

補足

ありがとうございます。電圧というと２点間の電位の差だと認識しております。エミッター電圧というと　どこ　と　どこ　の電位差のことでしょうか？同様にコレクタ電圧というと　どこ　と　どこ　の電位差になるのでしょうか？コレクタ抵抗とは　この回路図でいうと　どれなのでしょうか？初歩的な質問で本当に申し訳ありません。