コンデンサ，インダクタンス等について

質問

現在大学でトランジスタの特性を調べる研究をしています。小信号用npnトランジスタを使用していますが、ベース側とコレクタ側にコンデンサ，インダクタンス（コイル）をつないでいますが、どのような意味があるのでしょうか？参考書を読みあさりましたが，コンデンサは直流電流を通さないや、コイルは交流電流を通さない等しか書いておらず、明確な意味が知りたいのです．あと出力短絡、入力開放の意味も知りたいです．回答お願いしまう．

回答No.2

ymmasayan · ベストアンサー

No.1のymmasayanです。補足で回路は理解できました。

まず直流的に見て見ますと、ベースに１０ｋΩの抵抗を通してＥ1が印加されています。
コレクタには１０Ωを通してＥ2が印加されています。
このとき直流に対してはインダクタンスとトランスの抵抗はわずかでほぼ無視できます。

次に１ｋＨＺの交流に対してはインダクタンスは十分大きいインピーダンスを持ち、
逆にコンデンサは十分小さいインピーダンスとなります。
インピーダンスとは交流電流を邪魔する力のことで交流に対する抵抗のようなものです。

ここでちょっと計算して見ます。
コイルのインピーダンス＝２πｆＬ＝２×３．１４×１０００×１５４×１０＾－３
＝９６７Ω
コンデンサのインピーダンス＝１／２πｆＣ＝
１／（２×３．１４×１０００×２２００×１０＾－６）＝０．０７Ω
直流に対してはコイルが０Ω、コンデンサが無限大の抵抗(インピーダンス)ですから、
この桁違いの変化に驚かれることでしょう。

ここで１ｋＨｚの交流に対する回路図を考えて見ます。
便宜上、コンデンサのインピーダンスはゼロと見なします。
入力側はベース－アース間にＳＴ－４８だけ、
出力側はコレクター－アース間ににコイルのインピーダンス９６７オームだけが
つながる事になります。
これが交流等価回路です。

コイルとコンデンサはローパスフィルタ(低域通過フィルタ)を形成しています。
低い周波数のみ通して高い周波数をカットします。
この回路では電源側に交流が流れ込まないようにしていると言う見かたも出来ます。

この回路で入力開放、出力短絡について考えて見ました。
直流回路に影響を与えずに行なう必要が有るのでなかなか難しいです。

推測になりますが交流入力開放はトランスへの１ｋＨｚ入力をカットする事、
交流出力短絡はコレクターとアース間にもう一つ２２００μＦのコンデンサーを入れる
ことではないだろうかと思います。

お礼

素晴らしいの一言です・・・。文章だけで回路を組み立てて、しかも計算した数値も使って回答してくださるとは・・・。それでは電圧帰還率hre,出力アドミタンスのhパラメータを求める実験もしているのですが、コンデンサ、コイルの役割は回答のように考えればいいのでしょうか？

回答No.3

ymmasayan

No.1、No.2のymmasayanです。

まず訂正から。コンデンサの値を２２００と勘違いしてしまいました。
２０００に訂正してください。計算は検算を兼ねて確かめて見てください。
もう一つは交流入力開放ですが、入力側のコンデンサを取り外すと言うのが
より正解に近いでしょう。
でもこれでは交流入力インピーダンスは１０ｋΩ位で無限大にはなりませんけどね。
このあたりが私の限界です。

再質問にお答えします。

>　電圧帰還率hre,出力アドミタンスのhパラメータを求める実験もしているのですが、
>　コンデンサ、コイルの役割は回答のように考えればいいのでしょうか？

No.2の回答とこの回答の訂正をまとめて考えていただくといいと思います。
要は入力開放は交流的に見た入力回路のインピーダンスを無限大にする事であり、
出力短絡は交流的に見た出力インピーダンスを０にする事です。

では、頑張って下さい。

お礼

本当に本当にありがとうございました。頑張ります。

回答No.1

ymmasayan

回路図を見ないとなんともいえません。
コンデンサとコイルは使い方によって色んな働きをします。
共振回路やフィルターあるいは負荷インピーダンスの働きをさせることもあります。
回路図がイメージできるような説明でもいいのですが。
出来ればどこかのホームページに回路図があると好都合なのですが。

用語２つは四端子回路をベースに説明します。
出力短絡・・文字通り出力の２線を短絡(ショート)させることです。
　　出力電圧が０Ｖになります。

入力開放・・文字通り入力の２線を切り離して開放(絶縁)する事です。
　　入力電流が０ｍＡになります。

お礼

回答ありがとうございます。できればサイトに載っている回路があればいいんですが、教授が作ったものでどこにも載っていません・・・。回路図がイメージできるように説明させていただきます。
入力側の電源Ｅ１のプラス電圧から辿っていきますと、
電源E1→抵抗10kΩ→コイル154mH→ST-48(トランス)→ベース（トランジスタ）
またコイルとトランスの間からコンデンサ2000μFがアースに接続。
次に出力側の電源Ｅ２のプラス電圧から
電源E2→コイル154mH→抵抗10Ω→コレクタ（トランジスタ）
またコイルと抵抗の間からコンデンサ2000μF
がアースに接続。
アース＝電源E1とE2のマイナス電圧がつながっている。（エミッタ接地）
電流増幅率hfe、入力インピーダンスhieを求める実験でこの回路を用いています。条件は周波数1kHz、Vcc=12Vに設定してVBE（ベース・エミッタ電圧）を調節してコレクタ電流30mA～1mA付近まで変化させた時の電圧を測定してhパラメータを求めています。
僕はただ測定しているだけで、教授から「なぜコイルやコンデンサ、トランス（変圧器）が必要なのか入力開放、出力短絡の言葉を使って説明しろ」と言われてわかりませんでした。インピーダンスという言葉もこの回路の説明ででてくるのですが、わかりません。
文章で回答していただくのは大変だと思いますが、よろしくお願いします。