電子回路24【電験3種 理論】エミッタ接地増幅回路の電圧利得から入力電流ibを計算する！平成28年度 A問題13 完全解説

今回は平成28年度 理論科目 A問題13を解説します。エミッタ接地トランジスタ増幅回路の簡易小信号等価回路で、電圧利得40dBのとき、入力電圧10mVを加えたときのベース入力電流i_bを求める問題です。

電圧利得[dB]を電圧増幅度（真数）に直し、増幅度の式 A_v=h_fe·R’_L/h_ie から入力インピーダンスh_ieを求め、i_b=v_i/h_ieで計算します。

出題のポイント

平成28年度 理論科目 A問題13：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 【電子理論（電子回路）】 平成28年度 A問題13

　図は、エミッタ（E）を接地したトランジスタ増幅回路の簡易小信号等価回路である。コレクタ抵抗R_Cと負荷抵抗R_Lの合成抵抗がR’_L=1kΩのとき、電圧利得は40dBであった。入力電圧v_i=10mVを加えたときにベース（B）に流れる入力電流i_b[μA]を求める。ただし、v_oはR’_Lの両端電圧、i_cはコレクタ出力電流、h_ieは入力インピーダンス、小信号電流増幅率h_fe=100とする。

合成抵抗R’_L=1kΩ、電圧利得40dB、入力電圧v_i=10mV、h_fe=100のとき、ベースに流れる入力電流i_bの値[μA]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）1　（3）10　（4）100　（5）1000 μA

ポイント解説：40dB→増幅度100、Av=hfe·R’L/hieでhieを求める

まず電圧利得40dBを真数に直す。20log₁₀|A_v|＝40 → |A_v|＝10^40/20＝100。エミッタ接地の電圧増幅度は A_v＝h_fe·R’_L/h_ie（出力電圧h_fei_bR’_Lを入力電圧i_bh_ieで割る）。

100＝100×1000/h_ie より h_ie＝1000Ω。入力電流 i_b＝v_i/h_ie＝10×10⁻³/1000＝10×10⁻⁶＝10μA。よって答えは(3)。

問題の解説

STEP1　dBを真数に

40dB→Av=10^(40/20)=100。

STEP2　hieを求める

Av=hfe·R’L/hie→100=100×1000/hie→hie=1000Ω。

STEP3　入力電流ib

ib=vi/hie=10mV/1kΩ=10μA。(3)。

答え：(3)

まとめ

40dB	Av=10^(40/20)=100
増幅度	Av=hfe·R’L/hie
hie	100=100×1000/hie→hie=1000Ω
ib	vi/hie=10mV/1kΩ=10μA→(3)

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