トランジスタを用いた直流・交流回路(過去問にチャレンジ)

図1 の回路は,電流帰還バイアス回路に結合容量を介して,微小な振幅の交流電圧を加えている。この入力電圧の振幅が$A_i$=100 mV,角周波数がω=10 000 rad/sで,時刻 t[s]に対して$v_i(t)$[mV]が$v_i(t)$=$A_i$sinωt と表されるとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a) 次の文章は,電圧$v_B(t)$に関する記述である。

トランジスタのベース端子に流れ込む電流$i_B(t)$が十分に小さいとき,ベース端子を切り離しても2 kΩの抵抗の電圧は変化しない。そこで,図2 の回路で考え,さらに重ね合わせの理を用いることで,電圧$v_B(t)$を求める。まず,$v_i(t)$=0 Vとすることで,直流電圧$V_B$=(ア)V が求められる。次に,直流電圧源の値を0 V とし,コンデンサのインピーダンスが2 kΩより十分に小さいと考えると,交流電圧$v_B(t)$の振幅$A_B$=(イ)mV と初期位相$θ_B$=(ウ) rad が求められる。以上より,$v_B(t)=V_B+A_Bsin(ωt+θ_B)$と表すことができる。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(ウ)に当てはまる組合せとして,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

 
(1)0.8710
(2)0.8100$\frac{π}{4}$
(3)1.571$\frac{π}{4}$
(4)1.51000
(5)1.5710

(b) 図1 の回路の電圧$v_C(t)$を求め,適当な定数$V_C,A_C,θ_C$を用いて$v_C(t)=V_C+A_Csin(ωt+θ_C)$と表す。$V_C,A_C,θ_C$に最も近い値の組合せを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

ただし,ベース・エミッタ間電圧は常に0.7 V であると近似して考えてよい。

 $V_C$[V]$A_C$[V]$θ_C$[rad]
(1)50.60
(2)560
(3)56$π$
(4)70.6$π$
(5)76$π$

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