トランジスタ共振負荷回路解析

ライター：mpcsp079さん（最終更新日時:2016/4/18）投稿日：2015/7/28

■質問

突然のリクエスト失礼します。

以前は回答ありがとうございました。
まだまだ電子回路の勉強中なのですが、
分からない問題があるので教えてほしいです。

（問題文）
画像のバイポーラトランジスタのA級増幅回路を考える。
増幅回路の直流電源をVcc、
トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧をvce、
コレクタ電流をicとする。

トランジスタは活性領域で、vce≧0かつic≧0である。
トランジスタのベース電流は無視する。
コレクタ部分の同調回路の共振角周波数をω0とする。

この回路について、トランジスタのバイアス点を設定したい。
画像の様に入力vi(t)，出力vo(t)をとる。
vi(t)=Vi cos(ω0t)に対して、
vo(t)=Vcc-Vo cos(ω0t)が出力されるとき、
Vccを用いて、Vo(>0)が取りうる最大値Vmaxを求めてください。

ただし、ω0C2R2>>1，ω0C3{R3R4/(R3+R4)}>>1とする。

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考えたのは、

Ie+ie=Is exp(vbe/Vt)
からexpを展開すると思ったのですが、
問題文にVtが与えられていないのと、
エミッタ部分のインピーダンスが1/(jω0C2)になるので、
出力の位相がcosから90°ずれてしまいます・・・

よろしくお願いします。

■回答

　　　　　　　　　　　　　　図１　コレクタ電流の分解

■
下図で
Ｉｃｑはバイアス電流、
ｉｃはω０の信号電流です。このときＬ１，Ｃ１並列回路はインピーダンス無限になります。
ここで、
Ｉｃ＝Ｉｃｑ＋ｉｃ
とします。全コレクタ電流です。

ＩｃｑはＬ１，Ｒ２を通ります。
一方、ｉｃはＲ１を通ります。Ｃ２はｉｃに対しては短絡です。
Ｉｃｑとｉｃのルートが異なるのは、周波数が異なるからですね。

■
Ｉｃは
０＜Ｉｃ
が可能だから、
ｉｃは
ーＩｃｑ＜ｉｃ
でないといけません。

ｉｃ＝０のときＶｃ＝Ｖｃｃ
ｉｃ＝－Ｉｃｑ
のときがＶｃの最大で
Ｖｃｍａｘ＝Ｖｃｃ＋Ｒ１＊Ｉｃｑ
Ｖｃの最小は、
Ｖｃｍｉｎ＝０

ということは、ＶｃはＶｃｃを中心に、
＋Ｒ１＊Ｉｃｑ
ーＶｃｃ
動きます。
つまり、
Ｒ１＊Ｉｃｑ＝Ｖｃｃ
となるようなＩｃｑが最適であることがわかります。
正負を最大値であるＶｃｃにできるのです。

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