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

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。

エミッタ接地交流増幅回路

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

ブラックボックスv1 v2

i1 i2

212

211

vhihi

vhihv

of

ri

1: 入力、 2: 出力

e: エミッタ接地、 b: ベース接地

i: input, r: reverse, f: forward, o: output

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

IBVCE

hoe=IC/VCEhfe=IC/IEE

hre=VBE/VCEhie=VBE/IB

IB=const

IB=const

VCE=const

VCE=const

(2)

(1)(3)

(4)

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

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

6 -1 40 1.26k 3 15.8

6 -1 60 1k 0.8 15

6 -1 600 16k 1.2 12

10 -2 250 5k 0.8 20

10 -2 250 5k 0.4 20

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。

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。

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

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

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。1. 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 )

2. R=100k 、 C=0.01F 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。

（１）の答え

• Vi0τ=RCt>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

0

τ=RC

（２）の答え

τ=RC=1ms

（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= － 1

00j/ω[MΩ]

4. ωc=1/τ=1000[rad/s]

5. 直流 (0) のとき Voは？

Vo→0

6.