電子回路31【電験3種理論】接合形FET増幅回路の動作点（ソース抵抗RS）と電圧増幅度Avを求める！平成24年度 B問題18 完全解説

2026年7月15日

電験3種理論科目【電磁気（電子回路）】平成24年度 B問題18 (a)点PはVgs=−1.8V・Id=1.8mA→RS=Vs/Id=1.8/1.8m=1kΩ→(4)　(b)Av=gm(RD∥RL)=6m×1.667k=10→(1)

今回は平成24年度理論科目 B問題18（選択問題）を解説します。飽和領域で動作する接合形FET増幅回路について、(a)動作点を図2の点Pにするソース抵抗R_S、(b)小信号等価回路（図3）から電圧増幅度A_vを求める問題です。

ゲート電流が0なのでゲートは0V。ソース自己バイアスではV_gs=−I_dR_S。図2から点PのV_gsとI_dを読み取ります。電圧増幅度はA_v=g_m(R_D∥R_L)（R_SはC_Sで交流的に短絡）で求めます。

出題のポイント

平成24年度理論科目 B問題18：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種理論科目電子回路平成24年度 B問題18 問題文 — 平成24年度理論科目 B問題18 問題文

電験3種理論科目【電子理論（電子回路）】平成24年度 B問題18

　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_i並びにv_oはそれぞれ入力と出力の小信号交流電圧[V]を表す。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_gs[V]に対するドレーン電流I_d[mA]の特性を示している。抵抗R_G=1[MΩ]、R_D=5[kΩ]、R_L=2.5[kΩ]、直流電源電圧V_DD=20[V]とするとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a) FETの動作点が図2の点Pとなる抵抗R_S[kΩ]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。

（1）0.1　（2）0.3　（3）0.5　（4）1　（5）3 kΩ

(b) 図2の点Pの接線の傾きから相互コンダクタンスg_m=6[mS]。図3の小信号等価回路（C₁・C₂・C_Sのインピーダンスは十分小さく、FETの出力インピーダンスはR_D・R_Lより十分大きい）から、電圧増幅度A_v=|v_o/v_i|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。

（1）10　（2）30　（3）50　（4）100　（5）300

図1　飽和領域で動作する接合形FETを用いた増幅回路（RG・RD・RS・RL・CS・VDD）（問題図）

図2　FETのVgs−Id特性と動作点P（gm=6mS）　図3　増幅回路の小信号交流等価回路（問題図）

ポイント解説：(a)Vgs=−Id・RSでRS=1kΩ、(b)Av=gm(RD∥RL)=10

(a) ゲート電流は0なのでR_Gによる電圧降下はなく、ゲート電位は0V。ソース自己バイアスではソース電位V_s＝I_dR_Sで、V_gs＝V_g−V_s＝−I_dR_S。図2の点PはV_gs=−1.8V、I_d=1.8mA。よって R_S＝−V_gs/I_d＝1.8V/1.8mA＝1kΩ。よって(a)は(4)。

(b) 図3の小信号等価回路で、電流源g_mv_iが負荷R_D∥R_Lに流れる。R_D∥R_L＝5×2.5/(5+2.5)＝12.5/7.5＝1.667kΩ。出力電圧 v_o＝−g_mv_i×(R_D∥R_L)なので、A_v＝|v_o/v_i|＝g_m(R_D∥R_L)＝6×10⁻³×1667≒10。よって(b)は(1)。