問題
方針
エミッタホロワ回路に関する計算問題です。(平成30年問16と同じ問題ですが、与えられた数値が違います)
「電流帰還バイアス回路」を参考に、直流のバイアス電圧の回路として各抵抗の電圧を求めながら計算したいと思います。
(b)の回路には「定電流源」があります。
解法
(a)
抵抗R2の電圧をV2とすると、R1=3kΩ、R2＝6kΩ、直流電源VCC＝9Vで分圧の式より以下のようになります。
$\displaystyle V_2=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{CC}=\frac{6×10^3}{(3+6)×10^3}×9=6 \ [V] $
ベースーエミッタ間電圧がVBE=0.7Vなので、抵抗REの電圧VEは以下となります。
$\displaystyle V_E=V_2-V_{BE}=6-0.7=5.3 \ [V] $
電圧VE＝5.3V、エミッタ電流IE＝2ｍAより、抵抗REを求めます。
$\displaystyle R_E=\frac{V_E}{I_E}=\frac{5.3}{2×10^{-3}}=2650≒2.7 \ [kΩ] $
(b)
左側の抵抗回路を考えると、流れる電流はii－ib、R1=3kΩ、R2＝6kΩより電圧viは以下となります。
$\displaystyle v_i=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}(i_i-i_b)=\frac{3×6×10^6}{(3+6)×10^3}(i_i-i_b)=2×10^3(i_i-i_b) $
右側の抵抗hieとREの回路を考えると、REに流れる電流はib＋hfeib、hie＝2.5kΩ、RE=2.7kΩ、hfe＝300より電圧viは以下となります。
$\displaystyle v_i=h_{ie}i_b+R_E(i_b+h_{fe}i_b)=2.5×10^3i_b+2.7×10^3(i_b+300i_b)=815.2×10^3i_b $
上記のviの2式より、電流iiを求めます。
$\displaystyle 2×10^3(i_i-i_b)=815.2×10^3i_b $
$\displaystyle i_i=\frac{(815.2+2)×10^3}{2×10^3}i_b=408.6i_b $
入力インピーダンスvi／iiを求めます。
$\displaystyle \frac{v_i}{i_i}=\frac{815.2×10^3i_b}{408.6i_b}≒1995≒2.0 \ [kΩ] $
解答
(a)の解答は(3)となります。
(b)の解答は(1)となります。
