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電気回路を勉強していると、よくバイアス回路などと出てきますが、
そもそもバイアスってどういう意味なのですか?

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A 回答 (5件)

バイアス:bias(英) 一般用語では「偏見」、統計学では「偏り」等があります。



電子回路では、「非線形の特性を持つ素子を、直線領域で使用するための「動作点設定」のこと」を
言います。

例えばトランジスタのIB/IC特性を考えてみてください。
横軸にIB(mA)、縦軸にIC(mA)をプロットします。
IBの小さいところでは、ICはあまり大きくなく、ある程度IBが大きくなったところから、直線関係に
入って行きます。

この素子に信号を入れたときのことを考えます。
(具体的にはIBを変化させる→交流信号で振る)
動作基点が、もしIB=0mA付近にあるとすると、入力信号の正の半サイクルではICが大きく流れますが、
負の半サイクルではICはほとんど流れません。(→歪みの大きい出力)

IBをある程度流し、動作基点を直線部のほぼ中央付近に持ってきますと、正負ともに直線性の良い
出力が得られます。
このように「動作基点を直線性の良い領域に設定すること」を「バイアスをかける」と言います。

これは、トランジスタ、真空管に限らず、また能動素子、受動素子の区別なく、非直線特性を持つ素子を
扱うときに必要な操作です。

なお、A1~3のご説明も、すべて誤りではありませんのでご参考にしてください。
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A4です。

 言い忘れました。

バイアスには電流でバイアスをかけるときと、電圧でかけるときがあります。

先の例では、素子の動作が電流に依存するので、電流バイアスでご説明しました。
FETや真空管のように、素子の動作が電圧に依存するときは、電圧でバイアスをかけます。
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http://www.geocities.co.jp/HeartLand-Asagao/1975 …
こちらが参考になるかと。

バイアスは偏りでよいかと思います。

回路などは、何もしない状態に、下駄を履かす回路と言えると思います。
http://www.toshu-ltd.co.jp/gaki/audio/taperecord …

色眼鏡もバイアスです。本来の姿に固定観念などの下駄を履かせて判断した結果と言えると思います。
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トランジスタは、半導体と呼ばれる物質でつくられていますが、半導体によっても異なるのですが、電圧が低いとき、電流が流れません。

電圧で0.1-0.7V程度、物質によっては、もっと高い電圧でないと電流を流すことができません。

したがって、入力信号が低い電圧のとき、回路がまったく動作しなくなるので、あらかじめ電圧を印加した状態を基準に、入力信号の変化分がきちんと動作できる範囲まで持ち上げておきます。

このように、うまく動作できる範囲まであらかじめ電圧や、電流を持ち上げることをバイアスをかけるといい、そのための回路をバイアス回路と言います。
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心理学・行動経済学などでは、「傾斜」などの意味で使用


されることがありますね。
例えば先入観みたいなものがある場合に、ない場合に比べ
意思決定や行動に差異が認められるような場合には
「バイアス」が掛かっている という言い方をします。

例示としては
期待値としては変わらないのに、行動が変わるケース

1.100%で100万円の損をする状況で、
  1/2の確率で100万円の得、残りで300万円損の賭けに
  のるかどうか。
2.100%で100万円の得をする状況で
  1/2の確率で300万円の得、残りで100万円損の賭けに
  のるかどうか。

1も2も賭けの前とあとでは、期待値に変化はないが
1ではプラスの期待に「一筋の光明」を見出し、
賭けに乗りやすいのに対し、
2では安全サイド選択のバイアスがかかり、
賭けにはのらない。

また、現在の資産状況も、バイアスの原因になります。
そもそも1億円持っている人は、2の賭けに乗った痛手
が小さいと見て、危険選好的になる(つまり賭けに乗る)
が、所持金が100万円しかなければ、「文無し」の危険を
強く回避しようとする。
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Q半導体の説明に出てくるバイアスの意味は?

半導体のPN接続に関する説明文に「バイアス」という言葉が出てきました。
ここでいう「バイアス」とはどういう意味で使われているのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

バイアスという単語では「偏り」という意味です。
ある意味「オフセット」に近い意味です。

電極に+もしくは−が偏っている状態を表しているのであると思います。(あまり半導体の分野で使われる使われ方と違う気もしますが)

Q「バイアスをかける」

「バイアスをかける」、「バイアスがかかったなになに」と言う表現をよく見かけます。
辞書を引いたり現代用語辞典で調べましたがいまいち正確に意味を把握出来ません。出来れば簡単な例文を使って説明して頂けると幸甚です。

Aベストアンサー

>バイアスをかける
というのは電気回路なんかで一定の電圧や信号を常にかけておく事を意味し、
たとえばカセットテープのノイズリダクションなんかはこれを応用し録音時にバイアスをかけ再生時にバイアス分を引く事でノイズを低減させてます、

これを文章表現に使う場合は、
政治や思想的(右翼や左翼的偏向とかジェンダー差別的)な考え方とかが意識の底にあり、
それが見え隠れした意見を主張している場合なんかに用いますね(女性第一主義で男性排除派の田○陽子センセなんかはバイアスなんて状態じゃないけどね)。

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Qエミッタ接地増幅回路について教えてください><

教えていただきたいことは2つあります。
(1)エミッタ接地増幅回路はなぜ入出力波形の位相が反転するのでしょうか。
(2)エミッタ接地増幅回路はなぜ入力電圧が大きくなったとき出力波形が歪んでしまうのでしょうか。

1つでもわかる方がいらっしゃいましたらどうか回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波形の位相が反転することになります。

(2)
入力電圧Vbeが大きくなったとき出力波形が歪んでしまうのは、動作点が負荷線の線形動作範囲の上限に近づくとそれ以上Vceが頭打ちになって、出力電圧波形が飽和してしまいます。言い換えればコレクタ電圧Vceは接地電圧と直流電源電圧Vccの範囲でしか変化できません。その出力電圧波形は入力電圧Vbeが負荷線上の線形増幅範囲だけです。線形増幅範囲を超えるような大振幅の入力Vbeを入力すると出力電圧の波形が飽和して波形の上下が歪んだ(潰れた)波形になります。

お分かりになりましたでしょうか?

参考URL:http://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波...続きを読む

Q逆バイアス

簡単な質問ですみません。
純バイアスと逆バイアスというものがあるようですが、どういった事でしょうか?

Aベストアンサー

こんにちは。何らかのPN接合についてのお話のようですね。

>電子の流れと電圧の流れが逆という事でしょうか?
電圧というのは流れるものではありません。
よく水圧に例えられますが、電流を流そうとする力(圧力)と思うとよろしいかもしれません。
力と逆向きには流れません。
ただ、気をつけないといけないのは、電流と電子流は逆向きだという事です。
電子流はマイナスからプラスへ流れます。
電流はプラスからマイナスへ流れます。

このやっかいな話の大元は、まだ電子が発見される前、電気現象そのものは沢山知られていました。
そこで電気が流れる方向を便宜的に決めてしまったのが電流で、実際に電子回路で主に扱う電子流は逆だったというのが判っても、いろいろな理論が出来上がったしまったので変える訳にはいかなかったという事です。
ただ、電荷を担うのが電子だけではなく、正の電荷を持つイオンやホール(正孔)の流れでは電流と同じになります。

以上をご理解の上で、いくつかのパターンがありますのでその説明を。

●電流を流すPN接合(ダイオード、トランジスタ)
判り易いように電子をキャリアとしてみると、バイアスが順方向なら、N型に電極から電子が注入されて電子密度が上がり、空乏層に電子が流れ込む方向です。
これによって空乏層に電子というキャリアが存在するので、空乏層が消失します。
逆方向では、N型のキャリアである電子が電極のプラス電荷に引かれて電極から離れた部分のキャリア密度が低くなり、空乏層が拡大します。

●電流を流さないPN接合(FET、ICのシリコン基板等)
ある程度大きな逆バイアスを与える事で、空乏層を作ると、そのバイアス電圧以内の信号の振幅電圧では順バイアスにはならず、その接合間には電気が流れません。
これを利用して、逆バイアス電圧で空乏層の幅を変化させて、反対側の半導体の電気が通れる領域(チャンネルといいます)の電気抵抗を変化させるのが電界効果トランジスタ(FET)です。

また、空乏層を絶縁物に見立てると、逆バイアス電圧の範囲内で使うなら、コンデンサーと同じ構造になります。
これが可変容量ダイオード(バリキャップ)。

もうひとつ、同じように逆バイアス電圧以内で使うなら、二つの半導体同士を直流的には絶縁する事ができます。
これを利用して、片方の半導体片の中にさらにいくつもの電極やPN接合を作り、基板としたものがPN接合基板というIC(集積回路)に用いられる仕掛けです。

こんにちは。何らかのPN接合についてのお話のようですね。

>電子の流れと電圧の流れが逆という事でしょうか?
電圧というのは流れるものではありません。
よく水圧に例えられますが、電流を流そうとする力(圧力)と思うとよろしいかもしれません。
力と逆向きには流れません。
ただ、気をつけないといけないのは、電流と電子流は逆向きだという事です。
電子流はマイナスからプラスへ流れます。
電流はプラスからマイナスへ流れます。

このやっかいな話の大元は、まだ電子が発見される前、電気現象...続きを読む

QVccとVddの違い

トランジスタのバイアス電圧などでよくVccとかVddとかかかれているのをみます。
Vccのccとは何の略で、Vddのddとは何の略なのでしょうか?
また使い分け方を教えて下さい。

Aベストアンサー

cはコレクタ,dはドレインの略です.
Vcと表記すると該当のトランジスタ1個のコレクタ電圧を指しますよね.
Vccという表記は,それと明確に区別するために使われていると思います.
ccで,複数のトランジスタのコレクタを意味しているのでしょう.
つまり,ccは「コレクタ側電圧(電源)」,ddは「ドレイン側電圧(電源)」
と考えればよいでしょう.
ちなみに,Veeでエミッタ側のマイナス電源(NPNの場合)を表します.
それと,ccとかddとかは,大文字でCC,DDと表記することが決まっている
はすです.小文字の場合は「小信号」を意味するからです.
IEEEやJEDECで表記の規則が手に入るはずです.

Qエミッタ接地における出力信号の反転について

あけましておめでとうございます。
新年そうそう申し訳ございませんがよろしくお願いいたします。
(1)エミッタ接地回路における入力信号と出力信号の関係についてですが、ベースバイアスを加えた場合には、出力信号は入力信号に対し反転しているのですが、ベースバイアスなしの場合ではも同様に反転するのでしょうか。あくまで、出力信号が反転するのはベースバイアスを加えたときだけなのでしょうか。

(2)この出力信号の反転について、なぜ反転して現れるのでしょうか。理論にこだわりすぎで、このようなものはよく結果として得られるものもあるかと思いますが、どの回路で・・・というか、どのような仕組み、原理から反転しているのでしょうか。

(3)この反転は出力信号で現れますが、コレクト電圧(コレクト-エミッタ間電圧)において、入力信号に対して反転して現れているのでしょうか。

細かい事項で申し訳ございませんがヨロシクお願いいたします。

Aベストアンサー

 エミッタ接地トランジスタ回路における出力信号(電圧)は、入力信号(電圧)に対して反転します(位相が逆になります)。ベースにバイアスを与えるかどうかには関係しません。

 入力信号(電圧)によってベースに電流が流れ込むと、それがコントロール作用をして、コレクタに増幅された電流が流れることが可能になります。電圧増幅するためにはコレクタに一端を電源に接続した負荷抵抗をつけるわけですが、コレクタを通じて負荷抵抗に増幅された電流が流れると、コレクタの電圧は接地側に近づくので、コレクタから取り出す出力信号(電圧)は原理的に入力信号(電圧)に対して反転します。

 エミッタに抵抗をつけ、この抵抗を介してエミッタを接地すると、エミッタの出力信号(電圧)は、入力信号(電圧)と同相になります(反転しません)。

 コレクタとエミッタの両方に抵抗をつけると、コレクタ出力電圧は反転し、エミッタ出力電圧は反転しません。

Q電気回路のGNDとマイナスについて

工学部の3年生です、恥ずかしくて今更誰にも聞けないのでここで教えてください。

実験等で使用する直流電源のGNDとマイナスが(下図のように)繋がってるのはなんでなのでしょうか?

+  -  GND
○  ○=○

そもそもGNDとマイナスの違いがよくわかりません。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

GNDは文字通り大地です。
GNDは必ず必要ではありません、ただし弱電機器等では非常に雑音を拾いやすくなります。
極〃一般的には電源のマイナス側をアース(GND)して、0Vとするケースが多いが、例として電源を抵抗等で分割して5Vの電位をアース(GND)すれば、電源のマイナス端子はー5Vになります。
一般に+端子に対して-(端子)と表現され、-端子に対する+端子の電位差を電圧と言っています(+端子に対する-端子の電位差は-〇Vです)。
乱暴な表現ですが、各パーツが+から供給された電気をどこに落とすか(各パーツ共通の電位へ)がGNDです、さらにそれを大地に接地すれば文字通りのGNDです。

Q電圧増幅度の出し方

入力電圧と出力電圧があってそこからどうやって電圧増幅度を求めるんですか?
電圧増幅度を出す式を教えてください

Aベストアンサー

増幅回路内の各段のゲイン、カットオフを求めて、トータルゲイン及びF特、位相
を計算するという難しい増幅回路の設計にはあたりませんので、きわめて単純に
考えればいいですよ。

電圧利得(A)=出力電圧/入力電圧

となります。

これをデシベル(dB)で表すと

G=20LogA(常用対数)

で計算できます。

ご参考に。

QNPNとPNPの違いについて

調べていてもよくわからないので質問します。

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか?
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか?

なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか?
2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか?

安全ならなぜPNPに統一しないのでしょうか?

なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか?
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか?

そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか?



質問が多くなりましたが一つ一つ電気の知識のない私にも理解できるように
御回答宜しく御願い致します。

Aベストアンサー

こんにちは。

制御回路の安全性のお話ですね。

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか?
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか?
→使用される地域の考え方の問題です。
 一応IEC規格の考え方(提案したEU)では、安全回路に使われる三線式センサの様なものは、PNPタイプ(ソース出力タイ  プ)でないと設計しずらくなります。
 別にPNPでなくても回路構成は可能ですが、変則的になるのでやめた方が無難です。
 特にメリット、デメリットや優劣の問題ではありません。 思想の問題です。

なぜ日本はNPNが主流なのでしょうか?
→第二次大戦後に経済や技術が米国との結びつきが大きかったから、北米仕様のNPNが主流になったと考えています。

2線式はどちらでも関係ないと聞きましたがなぜでしょうか?
→信号自体のの保護が出来ないからで、もし保護するなら論理や動作チェックですべきでしょう

安全ならなぜPNPに統一しないのでしょうか?
→最初にご説明したとおり地域ごとの安全に対する思想(実は習慣もありますが)の違いですから、統一する絶対的な必要性は無いと考えていますが、効率や誤り低減(結局は安全性にたどりつくが)の為に、IECでそちらの方向を規格化しています。
あくまで安全に関わる回路についてのお話です。
一番まずいのは同一システム(機器)内における両者の混用です。

なぜ黒と青の短絡のみ話に上がるのでしょうか?
茶と黒が短絡したときは考えなくていいのでしょうか?
→PNP推奨の思想自体が「安全に関わるクラス1機器内での電線の地絡」を考えているからです。
 電源と信号線の短絡は考えてなく、信号線とGND線の短絡ではなく、信号線と接地されているクラス1の保護接地筐体の  地絡を考えています。
 これはヨーロッパ地域(独)の思想と思いますが、安全に関わる制御回路配線で一番起こりそうで危険な事象が「配線の   筐体への地絡」と考えているからです。
 電源線の地絡は、もし安全に影響があるなら、過電流保護を行います。
 信号線の地絡はPNP(地絡時に動作しない方向の論理出力)出力にして保護します。
 GND線は筐体保護接地と同電位にして、迷走電流が起こらない様にするのが普通です
 (認められた強化絶縁や二重絶縁構造にして浮かす手法もありますが)

そもそも一つの回路にNPNとPNPの混載はできるのでしょうか?
→途中でご説明した様に、誤使用のリスクが発生するので採用する設計者は、その点を踏まえた上での採用となるでしょう。
 最近のEU指令では強化されている「リスクアセスメント」を充分考慮した上での話ととなります。

簡単にご説明出来れば良いのですが、ほとんどの電気設計者も良くわかっていない様な難しいお話なので、雰囲気がわかれば良いいのでは? と思います。

ちなみに日本国内はJISがIEC規格を丸写ししていますので、そういった規格も存在しますが、産業機器の場合は必ずしも厳密に考えなくても、と思っております。

製造物責任に関わるような万が一のトラブルにおいても、絶対にJIS規格でなければということはないと思います。
これはEU指令のように設計規格が厳密に定められていないからです。
一応、労働安全衛生法の設備機械の設計指針はありますが、参照規格までは書かれていません(日本古来の暗黙の了解ではJISとなるという役所もありますが、要は責任の取り方の問題です)

以上、参考までに

こんにちは。

制御回路の安全性のお話ですね。

NPNを使用するメリットはなんなのでしょうか?
PNPを使用するメリットはなんなのでしょうか?
→使用される地域の考え方の問題です。
 一応IEC規格の考え方(提案したEU)では、安全回路に使われる三線式センサの様なものは、PNPタイプ(ソース出力タイ  プ)でないと設計しずらくなります。
 別にPNPでなくても回路構成は可能ですが、変則的になるのでやめた方が無難です。
 特にメリット、デメリットや優劣の問題ではありません。 思想の問題です。

な...続きを読む


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