交流のコレクタ電圧の求め方について

質問

こんにちは。
すこし、教えてください。
ある本に
交流のコレクタ電圧は、
コレクタ電流（増幅分）＊負荷抵抗（コレクタ側の抵抗）
vc=RL*Ic
と書いてありました。
しかし、これの意味がわかりません。
これでは、負荷抵抗（コレクタ側抵抗）の
両端の電圧になってしまうと思います。
交流のコレクタ電圧は、
コレクタ電流（増幅分）＊トランジスタの抵抗（CE間）
と、なるはずでは、ないでしょうか。
どうしても、この意味がわかりません。
何かわかる人がいましたら、教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.1

inara1 · ベストアンサー

＞これの意味がわかりません
Vc = RL*Ic というのは、Vc も Ic も交流成分（振幅）という意味です。正確に書くと
　　　ΔVc = RL*ΔIc
ということです。直流的にみたときのコレクタ電圧は変わりません。

例えばコレクタ電流の変化分 ΔIc がサイン波的に変化していて ΔIc = I0*sin( ω*t ) となっている場合
　　　ΔVc = RL*ΔIc = RL*I0*sin( ω*t )
ですが、これはコレクタ電圧の変化分なので、コレクタ電圧自身は
　　　Vc = Vc0 + ΔVc = Vc0 + RL*I0*sin( ω*t )
となります。Vc0 は ΔIc = 0 のとき（信号が入っていないとき）のコレクタ電圧です。コレクタ電圧 Vc は Vc0 を中心にして上下に振れますが、その平均（直流的にみたときのコレクタ電圧）は Vc0 のままです。

お礼

回答ありがとうございます。
まだ、確実には、
理解できませんが、
交流の電圧について、
考え直す必要を
感じています。
非常に参考になりました。
皆さんの意見を参考に
がんばってみます。

回答No.4

soramist

最も単純でわかりやすい説明を入れましょう。

先ず、電源(+)は交流的にはGNDと同じ、ということをご理解ください。
そうすると、トランジスタのコレクタ電位（交流的な）はどちらから見ても同じ、ということになりますね？

ただし、問題にしているのは交流信号ですから振れ（振幅）があります。
そして、その振れの向きは逆です。
（RL電圧が増加するときは、コレクターエミッタ間電圧は減少する）

これを「位相は逆」といいます。
　注　以上の内容は、今までのご回答すべてと同じことをいっています。

お礼

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回答No.3

candle2007

>交流のコレクタ電圧は、 vc=RL*Ic と書いてありました。・・・
交流のコレクタ電圧は、コレクタ電流（増幅分）＊トランジスタの抵抗（CE間）　と、なるはずでは、ないでしょうか。

同じことです。
ただし、向き（変化する向き）は違います。

このような回答はANo.1さんのように説明するのが正しいのですが、
ここではわかりやすい方法でご説明します。
（ANo.1さん、ANo.2さんと同じ事を言います）

電源から12V DCが負荷抵抗RL(仮に100Ω)に供給されており、トランジスタのコレクタには6V DCがかかっていると仮定します。
今ここに何らかの信号が加わり、コレクタ電流が10mA変化したとします。
（交流ですから、正しくは10mArmsというべきでしょう)

そうするとRL両端には1Vrmsの交流信号が発生します。
ところが、RLの他端は電源につながれているので、こちらは12Vでビクともしません。
仕方がないのでコレクタ電圧が1Vrmsだけ振れます。

このとき、コレクタ電圧が振れる向きに注目してください。
（トランジスタの内部抵抗が下がって）電流が増える方向に向かうとき、コレクタ電圧は下がる方向に向かいますが、RL両端の電圧は増える方向に向かいます。
これが、「抵抗両端に発生する電圧とコレクタ電圧の変化は逆位相」と言われる根拠です。
ただし絶対値は同じです。

勿論、RLに発生する電圧は、トランジスタの動作に起因することはいうまでもありません。
しかし、「トランジスタの抵抗（CE間）」を定量的に表すのは難しいので（また結果としてRL両端に発生する電圧がわかればよいので）、
　vc=RL*Ic
という表現を使うのです。

お礼

回答ありがとうございます。
まだ、確実には、
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交流の電圧について、
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回答No.2

isoworld

単純（素直）に「交流のコレクタ電圧は、コレクタ電流（増幅分）＊トランジスタの抵抗（CE間）」と考えてもＯＫです。

　というのは、交流という観点で見た場合には（ですから直流バイアスの観点で見た場合ではありません）、「交流のコレクタ電圧は、コレクタ電流（増幅分）＊トランジスタの抵抗（CE間）」と「交流のコレクタ電圧は、コレクタ電流（増幅分）＊負荷抵抗（コレクタ側の抵抗）」は同じになるからです（ただし逆相になりますが）。なぜなら、負荷抵抗（コレクタ側の抵抗）の電源は、グランドと同じ（交流という観点では電源とグランドは完全につながっている）だからです。

お礼

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