電子工学の問題です。解説をお願いします。

質問

解説をお願いします。

下の条件を満たす様に、図２の回路を設計したい。各設問に答えなさい。

・図３は、図２のバイアス回路である。・入力信号の周波数は、増幅度にC1、C2、C3の影響がない範囲とする

<条件>
・トランジスタ特性:hfe=160,vbe=0.8[V]
・電源電圧:vcc=5[V]
・動作点のコネクタ電流:Ic=3[mA]
・ブリーダー電流:Ia=20Ib
・・vre=0.06vcc,vce≠vrc,Ie≠Ic

<問題>
(1)エミッタ抵抗REを導出しなさい。
(2)コレクタ抵抗RCを導出しなさい。
(3)ブリーダ電流IAを導出しなさい。
(4)電圧VRAとVRBを導出せよ。
(5)ブリーダ抵抗RAとRBを導出せよ。

(6)、(7)ははhFE≒hfe 、及び、hie=3 [kΩ]として解答せよ。
(6)電圧の増幅度Avを導出せよ。
(7)入力インピーダンスZiと出力インピーダンスZoを導出せよ。

回答No.1

m_and_dmp · ベストアンサー

hfe(hFE)=160
Vcc=5V
Ic=3mA
vre=0.06vcc = 0.06 x 5V = 0.3V
．．．の条件からReを計算します。
Ib = Ic/hFE = 3mA/160 = 0.001875mA
Re = Vre/Ie = Vre/(Ic + Ib) = 0.3V/(3mA + 0.001875mA) = 100Ω

ブリーダー電流:Ia=20Ib より、Ia = 0.001875mA x 20 = 0.375mA

電圧VRAとVRBを導出せよ。
VRB = VRE + VBE
トランジスタ特性:hfe=160,vbe=0.8[V] よりVBE ＝ 0.8V 、
vre=0.06vcc ＝ 0.06 x 5V = 0.3V

VRB = VRE + VBE ＝ 0.3V + 0.8V = 1.1V
VRA = Vcc - VRE = 5V - 1.1V = 3.9V

ブリーダ抵抗RAとRBを導出せよ。
RB = VRB/Ia = 1.1V/0.375mA = 2.93kΩ
RA = VRA/(Ia + Ib) = 3.9V/(0.375mA + 0.001875mA) = 10.35kΩ

ベース電圧(交流分)は入力信号電圧v1 に等しい。
ベース電流(交流分) ib = vi/hie
出力電圧 vo = コレクタ電流(交流分) x Rc
　= hfe x ib x Rc = hfe x vi/hie x Rc
電圧増幅度 = vo/vi = (hfe x vi/hie x Rc)/vi= hfe x Rc/hie
hfe = 160, hie = 3kΩ, Rc は今の所不明なのですが、仮に1kΩとすると、
vo/vi = 160 x 1kΩ/3kΩ = 51.3

入力インピーダンスは、Ra, Rb, hfe がパラに接続されていると見る。ご自分で計算してください。
出力インピーダンスは、Rc とトランジスタのc-e 間がパラに接続されていると見る。トランジスタに流れる電流 ic = hfe x ib で、Vce が変化しても影響を受けないのでトランジスタのインピーサンスは無限大と考えることができる。よって、出力インピーダンスはRc に等しい。

さて、Rc がわからないと、問題が解けないのですが、何か条件が足りないような気がします。私が見落としているかもしれません。

お礼

確認したところ、Rcの説明がなかったので問題のミスですね....。
解説ありがとうございました。