エレクトロニクスII 第11回トランジスタの等価回路

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1 エレクトロニクスII 第11回トランジスタの等価回路 2003.12.19
佐藤勝昭

2 増幅回路(教科書p45) 微弱な信号を大きな信号に変えるために使う回路
交流信号のみを増幅するために、入出力部にコンデンサと抵抗による交流結合が用いられる。 バイアス回路で動作点を決める。原理的には、これまで学んだように特性曲線と負荷線の交点で決めるが、実際には線形の領域を用いるので、等価回路の考えで、設計する。

3 エミッタ接地交流増幅回路

4 i: input, r: reverse, f: forward, o: output
hパラメータ 非線形な特性の線形部分を係数として表す。 hi : 出力端短絡入力インピーダンス hr : 入力端開放電圧帰還率 (定電圧源)　 通常は無視 hf : 出力端短絡電流伝送(増幅)率 (定電流源)　 ho : 入力端開放出力アドミタンス:抵抗値=1/ ho通常は無視 i1 ブラックボックス i2 v1 v2 1: 入力、2: 出力 i: input, r: reverse, f: forward, o: output e: エミッタ接地、b: ベース接地

5 hパラメータの定義 エミッタ接地での4つの特性とhパラメータ IC VBE IB VCE hoe=IC/VCE hfe=IC/IEE
hre=VBE/VCE hie=VBE/IB IB=const VCE=const (2) (1) (3) (4)

6 コレクタ電流により変わるhパラメータ トランジスタの特性はもともと非線形なので、これから線形パラメータを引き出すと、コレクタ電流ICに依存するものとなる。 IB-IC特性はもともと線形なので、ICにあまり依存しない。 hfe hie

7 hパラメータの例(エミッタ接地) バイアス hfe hie() hre(10-4) hoe(S) VCE(V) IE(mA) 6 -1
55 1.68k 3.1 16.3 40 1.26k 3 15.8 60 1k 0.8 15 600 16k 1.2 12 10 -2 250 5k 20 0.4

8 等価回路：非線形な特性の線形部分を利用して、電源と抵抗による回路に置き換えて考える。
等価回路の考え方(教科書p. 51) hie : ベース入力抵抗 hre : 電圧帰還率: 定電圧源　vbe=hrevce 通常は無視 hfe : 電流増幅率: 定電流源　ic=hfeib hoe : 出力アドミタンス:　抵抗値=1/ hoe　通常は無視 等価回路：非線形な特性の線形部分を利用して、電源と抵抗による回路に置き換えて考える。

9 簡略化した等価回路(p.52) 実際には、hreは無視できるし、多くの場合hoeも考慮しなくてよいので、下図のような簡易等価回路が用いられる。

10 交流等価回路を描く コンデンサ、電源は交流的には短絡していると考えて、等価回路を作る。 交流等価回路

11 hパラメータを使って書く 交流等価回路におけるトランジスタ部分を簡易等価回路に置き換える

12 ミニテスト回答コーナー 問題1 図１のRC回路について下の各問に答えよ。
図の回路において、はじめにV=Vi(直流電圧)であったとする。時刻t=0においてViをゼロにしたときに抵抗Rの両端の電圧Voの時間変化のようすを図示せよ。 [図の代わりに式で表してもよい] (4点) R=100k、C=0.01Fとする。このとき、VoがViの1/eになる時間(これを時定数という)を求めよ。(4点) 　t=0でVo=0と書きましたが、Vi=0の誤植でした。従って、全員に4点をさしあげます。

13 （１）の答え Vi0τ=RC t>0でI=C d(0-Vo)/dt, IR=Vo,従って、-dVo/dt=Vo/CRこれよりVo=a exp(-t/RC) t=0でVo=ViとなるのでVo=Vi exp(-t/RC) Vi τ=RC （２）の答え τ=RC=1ms

14 （３）(4)(5)の答え 3 コンデンサCのインピーダンス Z=1/jωC=－j/ωC=－100j/ω[MΩ]
4. ωc=1/τ=1000[rad/s] 5.直流(0)のときVoは？ Vo→0 6.