• ベストアンサー

ハイブリッドπ形等価回路の回路計算

森北出版の「演習電子回路」桜庭一郎、佐々木正規共著 の問題を解いているのですが、そこで分からない問題があります。 問 エミッタ接地ハイブリッドπ形高周波等価回路において出力短絡の電流利得hfeを求めよ。 という問題なのですが、解答の過程において添付してある模範解答では Ic=(α0/re)・Vb'eとしているのですが、 自分の解答はIc=(α0/re)・Vb'e-jωCcとしているので答えが違います。 この場合Ccにはコレクタ電流は流れこまないのですか?? そうだとしたらその理由も教えていただけるとありがたいです。 よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • inara1
  • ベストアンサー率78% (652/834)
回答No.1

Ic=(α0/re)・Vb'e となるのは ω = 0(直流)の場合ですからおかしいですね。交流では    Ic = (α0/re)*Vbe' - j*ω*Cc*( Vce - Vbe' ) となりますが、出力短絡状態なら Vce = 0 なので    Ic = ( α0/re + j*ω*Cc )*Vbe' として計算すればいいです。最終的に    hfe = Ic/Ib = ( α0 + j*ω*Cc*re )/{ 1 - α0 + j*ω*( Ce + Cc ) } となるはずです。

spiewak
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 僕も最終的な答えは  Ic=( α0 - j*ω*Cc*re )/{ 1 - α0 + j*ω*( Ce + Cc ) } になったので模範解答が間違っていたってことですかね… とりあえずすっきりしました。

関連するQ&A

  • 再生作用時の等価回路

    はじめまして。 現在、電子回路の勉強をしているのですが 教科書に添付のような等価回路が出てきました。 教科書では、この等価回路から (ΔiE2'/ΔiE2)=[hfe1*(hfe2+1)(Rc1//R2)*RE]/[((hfe1+1)(Rc1//R2+hie2)+(hfe2+1)*hie1)*RE+hie1*(Rc1//R2+hie2)] の数式を導出しているのですが、 私が計算してみたところ、教科書のような結果になりません。 分母の (hfe2+1)*hie1*RE の項が余計な気がするのです。 私が計算してみたところ (ΔiE2'/ΔiE2)=[hfe1*(hfe2+1)(Rc1//R2)*RE]/[(hfe1+1)(Rc1//R2+hie2)*RE+hie1*(Rc1//R2+hie2)] になりました。 (但し、hfe1*(Rc1//R2)>>hie1を分子の式導出に適用。) また、教科書の続きの説明文において hfe1,hfe2>>1 およびRc1//R2,hfe1*RE>>hie1,hie2 とすると (ΔiE2'/ΔiE2)≒hfe2 となる。 とあるのですが、教科書の (ΔiE2'/ΔiE2)=[hfe1*(hfe2+1)(Rc1//R2)*RE]/[((hfe1+1)(Rc1//R2+hie2)+(hfe2+1)*hie1)*RE+hie1*(Rc1//R2+hie2)] の結果に上記条件を当てはめても (ΔiE2'/ΔiE2)≒hfe2 にはならず、私の導出結果 (ΔiE2'/ΔiE2)=[hfe1*(hfe2+1)(Rc1//R2)*RE]/[(hfe1+1)(Rc1//R2+hie2)*RE+hie1*(Rc1//R2+hie2)] に上記条件を当てはめると G≒hfe2 になるのです。 教科書の (ΔiE2'/ΔiE2)=[hfe1*(hfe2+1)(Rc1//R2)*RE]/[((hfe1+1)(Rc1//R2+hie2)+(hfe2+1)*hie1)*RE+hie1*(Rc1//R2+hie2)] が間違っていると思うのですが、 どなたか検算して頂ける方、いらっしゃいませんでしょうか? 宜しくお願い致します。 ちなみに、添付画像が見えにくいと思いますので 説明をざっと追記させて頂きます。 回路左側電流=ΔiB1 回路左側抵抗=hie1 左側電流源=hfe1*ΔiB1 中央並列抵抗=Rc1//R2 回路右側電流=ΔiB2 回路右側電流源=hfe2*ΔiB2 回路下側抵抗=RE 回路下側電流=ΔiE1+ΔiE2 ΔiE2'=ΔiE2(帰還ループの推移を考察する)

  • 高周波等価回路

    写真上の回路の等価変換した回路が写真下の回路になりますが、この変換において分からない点があります。 まず、変換後の回路で1段目の増幅器と2段目の増幅器を比べた時に、2段目の方は電流源gmVbe2が下向きに、抵抗RL2と並列に組みこまれているのに対し、1段目の方は電流源gmVbe1が上向きに、抵抗RL1と直列に入っています。 なぜ2つの電流源がこの様に異なる向きに入っているのか、またなぜ抵抗RL1の方は直列に、一方の抵抗RL2の方は並列に入っているのか教えてください。RL2は、2段目のトランジスタのコレクタ~エミッタ間抵抗で、電流源VBE2の内部抵抗として並列に入っているのではないかと考えています。 次に、変換前の回路のRE1が変換後の回路で並列に繋がれているのに対して、RE2の方は変換後の回路には見当たりません。この様に違いが見られるのはなぜでしょうか。 最後に、変換後の回路の赤で◯を付けた部分についてですが、なぜこの部分は繋がっているのでしょうか。この部分は、1段目のトランジスタのベース~コレクタ間にあたると思うのですが、ここにも直流電流が流れているのでしょうか。 *写真が見にくくてすみません。 まず写真上の回路についてです。 左上の電源はVccで、左下から交流電源V1ーRs1ーC1ー(R11//R21)ー(1段目のトランジスタのベース)と繋がっています。 そしてこのトランジスタのコレクタ側にRL1, エミッタと接地点の間にRE1が繋がっています。 このエミッタ側の分岐点から、右方向にC3ー(R12//R22)ー(2段目のトランジスタのベース)と繋がっています。 そしてこの2段目のトランジスタのコレクタ側にRL2とC4が、エミッタ側にRE2とCE2が繋がっています。 写真下の回路についてです。 左から入力電圧v1ーRs1ー(R11//R21)ー(rπ1とこの部分の電圧降下VB1)ーRE1ー(電流源gm*VBE1とその下にRL1)ー(R12//R22)ー(rπ2とこの部分の電圧降下V2=VBE2)ー(電流源gm*VBE2)ーRL2ー出力電圧v2 となっています。

  • バイポーラトランジスタの小信号等価回路

    アナログ電子回路を独学で学んでいる者です。 最初に写真(ii)のバイポーラトランジスタのエミッタ接地回路についてです。ベースーエミッタ間電圧Vbeを大きく変化させていくと、ある点で"コレクタ電流Icが流れすぎて、出力電圧Voが"接地電位でクランプ(固定)される"とあり、確かにグラフからそのように見てとれます。これは一体何が起こったのでしょうか?VoはVo=Vcc-Ic*RLで表され、トランジスタのコレクターエミッタ間電圧に等しいと考えています。これがゼロになるという事は、トランジスタ内での電圧降下がゼロになるという事でしょうか? 次に写真(i)の同じくエミッタ接地回路についてです。 この回路の各部分にあるコンデンサはどういった役割があるのでしょうか。教科書には"直流バイアス点に信号を入出力するため"とありますが、仮にコンデンサがない場合、信号を入出力できないのでしょうか?特に出力端子側についているC2のコンデンサが気になります。 次に小信号等価回路についてです。 なぜこのような回路に変換できるのか、一通り教科書を読みましたが、分からない点が多々あります。 写真(iii)の回路は(i)の等価回路で、(iv)の等価回路は、ごく一般的なエミッタ接地回路の等価回路になります。 まず(iii),(iv)どちらの等価回路にも電流源gmVbe'がありますが、これは入力電圧v1によって、Vbeが変化し、このVbeから、ベースが広がり減少した電圧分を差し引いた電圧Vbe'によって生じるコレクタ電流Icの変化分ΔIc'だと考えています。 次に(iv)のroについて、 1/ro=go=∂Ic/∂Vceより、goVceは、コレクターエミッタ間電圧Vceの変化によって生じるコレクタ電流Icの変化分ΔIc''になると考えています。 そして全コレクタ電流の変化分ΔIcは、i2の向きも踏まえて、ΔIc=ΔIc'+ΔIc''=-i2になるのだろうと考えています。 ここで質問ですが、なぜΔIc'分のgm*Vbe'の方は電流源として表され、ΔIc''分のgo*Vceは抵抗roとして表されているのでしょうか?2つとも電流源gmVbe, goVceで表すのは正しくないのでしょうか? もう1つ質問ですが(iii)の回路では、なぜかroが見当たりません。 (iii)も(iv)も同じ小信号等価回路であるはずなのに、なぜでしょうか?

  • 小信号等価回路

    テスト勉強の答え合わせをお願いします ・添付ファイルの上段、左の増幅回路を右のトランジスタ等価回路で置き換えたとき 小信号等価回路は合っているか ・このとき、電流増幅率を求めよ vi=ib*hie+RE1(hfeib+ib) =ib{hie+RE1(hfe+1)} vo=-RCL*hfeib(RCL=RC//RL) ∴Av=vo/vi=省略 添え字が小文字になってなくて見づらいかと思いますが、意味は分かるかと思います よろしくお願いします

  • 高周波等価回路

    写真上の回路の等価変換した回路が写真下の回路になりますが、この変換において分からない点があります。 まず、変換後の回路で1段目の増幅器と2段目の増幅器を比べた時に、2段目の方は電流源gmVbe2が下向きに、抵抗RL2と並列に組みこまれているのに対し、1段目の方は電流源gmVbe1が上向きに、抵抗RL1と直列に入っています。 なぜ2つの電流源がこの様に異なる向きに入っているのか、またなぜ抵抗RL1の方は直列に、一方の抵抗RL2の方は並列に入っているのか教えてください。RL2は、2段目のトランジスタのコレクタ~エミッタ間抵抗で、電流源VBE2の内部抵抗として並列に入っているのではないかと考えています。 次に、変換前の回路のRE1が変換後の回路で並列に繋がれているのに対して、RE2の方は変換後の回路には見当たりません。この様に違いが見られるのはなぜでしょうか。 最後に、変換後の回路の赤で◯を付けた部分についてですが、なぜこの部分は繋がっているのでしょうか。この部分は、1段目のトランジスタのベース~コレクタ間にあたると思うのですが、ここにも直流電流が流れているのでしょうか。 的外れな質問があるかもしれませんが、詳しい方宜しければ教えてください。 *写真が見にくくてすみません。 写真下の左側の電流のすぐ下に入っている抵抗がRL1になります。

  • 早急に答えが欲しいです!電子回路の問題です!

    「画像の回路について  エミッタに接続されたコンデンサを取り去った回路である。  この回路について交流等価回路を示し、  さらにその回路について解析を行って入力抵抗Ri、出力抵抗Ro、  電圧増幅度Avを求めよ。  ただし、hie=4kΩ、hfe=300とし、hre、hoeは無視できるものとする。」 という問題です。 エミッタに接続されたコンデンサは220μFで上が+でした。 上のコンデンサが接続されているときのエミッタ接地増幅回路の測定結果は、VB=2.58V、VE=1.92V、VC=10.38V、VBE=0.66V、VCE=8.46V、IC(≒IB)=1.92mA、Av=144、Ri=2.78kΩ、Ro=560Ωだそうです。 この問題わかりますか。

  • ダーリントン接続について

    ダーリントン接続の問題についてたずねます。 一つ目のトランジスタにはベースにib1,コレクタにic1、二つ目のトランジスタには、順番にib2,ic2が流れています。 また両方のコレクタに電圧Vがかかっており、二つ目のエミッタは接地されているという状態です。 そして全体のhfeとhieを求めよというのが問題です。 hfeは二つのhfeをかけて、ic1*ic2/ib1*ib2と解答しました。 hieの方がいまいちわかりません。 入力電流は1つ目のトランジスタのやつで、V/ib1だと思うのですが、合っているでしょうか?

  • バイポーラトランジスタのベースエミッタ間電圧

    バイポーラトランジスタのベースエミッタ間電圧を表す式として Vbe=Vt*ln(Ic/Is) ・・・(1) が知られていますが、 Vbe=Vt*ln(Ie/Is) ・・・(2) という表現の場合もあります(Ic:コレクタ電流 Ie:エミッタ電流) これは、ベースエミッタ間のPN接合を流れる電流はIcではなくIeなので、 本当は(2)が正しいが、回路設計上はコレクタ電流を決定することが多いので、 hFEは十分高いものとして実用上(1)が一般的に用いられていると理解しています。 私の理解は間違っていますか?? (飽和領域でhFEが低下してくると、(1)と(2)の差が無視できなくなってくるのですが、 このあたりを明確に説明する文章が見つからず、悶々としております。)

  • トランジスタの増幅回路

    次の問題の回答の理解ができません。 詳しく解説していただけると助かります。 <問題> 図に示すトランジスタ増幅回路において、トランジスタTrの出力短絡電流増幅率hfeを250としたとき、回路の電流増幅度Aiはいくらか?。ただし、信号に対するC1,C2のインピーダンスおよび抵抗Rbに分流する信号電流は無視出来るものとする。 <回答> i2=hfe・i1・{Rc/(Rc+Rl)} Ai=i2/i1=hfe・Rc/(Rc+Rl)=(250×2)/(2+8)=50 ヒントとして、"コレクタ電流ic=hfe・i1はRcとRlに分流するから、i2=hfe・i1・{Rc/(Rc+Rl)}"とありますが、このヒントが理解出来ません。 Rcにicが流れて、そのうちの一部であるi2がRlに流れると考えてしまうのですが、どこが間違っているのでしょうか? やさしく解説していただけると助かります。

  • 定電圧、定電流回路

    NPNトランジスタを使い、電力増幅器を作ろうと思っています。 エミッタ接地でエミッタ-GND間には抵抗等何も入れません。 バイアス回路として定電圧、定電流回路を入れ、トランジスタのコレクタ電圧とコレクタ電流を一定にしたいと考えています。 (例えばトランジスタのhfeがばらついても2V、10mAとなるように) なるべく簡単に構成できる定電圧かつ定電流回路をご教授願います。 (トランジスタひとつと抵抗数個とかで構成できるのが理想です) 大元のDC電圧はボルテージレギュレータを使うため一定とお考えください。 以上、宜しくお願い致します。