大学のレポートで「バイパスコンデンサ」について調べてくるようになっているのですが、専門書を読んでも全然わからないので「バイパスコンデンサ」とはどういうものなのかできるだけ詳しく教えて下さい。お願いします。

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A 回答 (3件)

回路中でグランドレベルに対して抵抗等の素子が使われている場合、実際の抵抗は回路図中にあるような純粋な抵抗ではなく、たぶんにインダクタンス(コイルの性質)を含んでいるので周波数が高くなってくると、表記された抵抗値よりも高い抵抗値を示すようになります。

このような不具合を避けるためコンデンサ(理想のコンデンサでは周波数の増加に比例してインピーダンスが下がる)を並列に接続し抵抗値の上昇を抑える目的で使われます。また、バイパスコンデンサーとは、他の方々の仰っているように素子の名前ではなく使用目的の名前です。バイパスコンデンサという名前の素子があるわけではありません。

要するに高い周波数に対して別の通路(バイパス)を設けるために使用されるコンデンサということです。

本来の意味とは少々異なるかもしれませんが、ディジタルICの電源回路に高周波特性のよいセラミックなどのコンデンサがICの近くに取り付けられているのを、よく見ると思いますが、これなどもパスコン(バイパスコンデンサの略)と呼ばれます。これはディジタルICがそのスイッチング動作に伴い、電源回路などに非常に大きな高周波ノイズを発生するためで、放っておくとこのノイズが電源回路を通り他の回路に悪影響を与えるので、パスコンで高周波ノイズをショートさせてしまう(電源である直流には影響ない)ための、高周波成分だけを通すバイパス(この場合はフィルターと呼ぶほうが適当かも)ということでパスコンと呼ばれます。

最近あまり見ない回路ですが、片電源の増幅器で出力端に現れる直流成分をカットする用途に用いられるカップリングコンデンサ(次の回路に直流成分が印加されて不都合を生じるのを防ぐために用いる)を指してパスコンと呼ぶ場合もあるようです。
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この回答へのお礼

わかりやすい回答ありがとうございました。ある程度バイパスコンデンサの事を理解できるようになりました。しかし、今度は教授にそのセラミックコンデンサと電解コンデンサについて調べてくるように言われましたよ。(笑)そういえば、教授もパスコンって言ってたな~。

お礼日時:2001/11/10 01:51

バイパスコンデンサーは,コンデンサーの使われ方からの呼び方です。


コンデンサーは、高い周波数ほどインピーダンスが低くなります。
この性質を利用して高い周波数成分をバイパスさせるために使用したとき、このように呼びます。
したがって、特別なコンデンサーがあるわけでなく、普通のコンデンサーを使用します。
大学のレポート問題であることからして、バイパスコンデンサーとは、何か?ではなく、バイパスコンデンサーは、どのようなところに使われているか?、その場合のコンデンサーの種類や理由などを調査してまとめる問題のような気がします。
としますと専門書一冊を読んで理解するのではなく、色々な回路の沢山の資料を調べることを要求していると思います。
この場合、バイパスコンデンサーまたはコンデンサーで検索すれば、十分にヒットすると思います。
もし見当違いのアドバイスでしたらお許しください。
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この回答へのお礼

いや全然見当違いではありませんよ~。とりあえず専門書に記載されているいろんな回路を見てみる事にします。アドバイスありがとうございました。

お礼日時:2001/11/10 01:39

コンデンサは、周波数成分を持つ電流を通しますよね。

その性質を利用して、
電圧の変化を送りたくないところの手前に挿入します。

信号線とグランドの間を連絡する(バイパス)ように入れるので、その名があります。

参考URLの図は、雰囲気をつかむには、とっても分かりやすいです。

参考URL:http://www.ic.nec.co.jp/compo/cap/products/chipt …
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。現在、大学でやってる内容と実用的な電気機器の構造とのつながりが全然掴めていなかったので、紹介していただいたURLはすごくためになりました。

お礼日時:2001/11/10 01:34

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Qエミッタ接地増幅回路 トランジスタ バイパスコンデンサ

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A2%97%E5%B9%85%E5%9B%9E%E8%B7%AFのエミッタ接地・電流帰還バイアス回路とその回路のCeに直列に抵抗を接続した回路の動作の違いを教えていただきたいです。

Aベストアンサー

参考資料 [1] にあるようなエミッタ接地増幅回路で、Ce と直列に抵抗を接続すると、下図のように、高い周波数( Ce がないとみなせる周波数 )での利得を制限することができます。

        ┌────┬─ Vcc(電源電圧)
        │      Rc
        R1      ├── Vout
        │      C
    Vin ─┼── B   ← トランジスタ
        │      E
        R2      ├──┐
        │      │   Ce
        ┷      Re  │  
       GND     │   R
               ┷   ┷
      ↑
    利 │              Rc/Re*( 1 + Re/R ) 
    得 │        / ̄ ̄ ̄
      │       /
  Rc/Re|___/ │
      |       fc
      │
      └─────────→
            周波数

 【図1 Ce に直列に抵抗 R を接続したエミッタ接地増幅回路とその利得-周波数特性】

【図1の回路の周波数特性】
図1の回路で、バイアス抵抗の R1 と R2 はトランジスタの入力インピーダンスより十分大きいとして、これらがないものとして無視します。また、参考資料 [1] に書かれている Cin と Cout も十分大きいとして無視します( Cin と Cout は抵抗ゼロとみなします)。すると、この増幅回路を、トランジスタの h パラメータを使って表わせば、図2のようになります( 資料 [2] にあるように、トランジスタの等価回路は簡略化して います)。回路の入力電圧を Vin、出力電圧を Vout とします(そうすると回路の利得は Vout/Vin となります)。

          B    C
    Vin ──┐   ┌────┬── Vout
          │   │      │
         hie   ↓hfe*ib  Rc ↑hfe*ib
       ib↓│   │      │
          └──┤E      ┷
              │← Ve
               ├──┐
( 1 + hfe )*ib - i1 ↓ │   Ce
              Re   │ ↓i1
              │   R
              ┷   ┷

ベース電流を ib とすれば、コレクタ電流は、これに電流増幅率 hfe をかけた hfe*ib になります(等価回路にはその電流値の電流源が示されています)。したがってエミッタ電流は、ベース電流とコレクタ電流の和 ( 1 + hfe )*ib となります。このエミッタ電流のうち、i1 の電流が Ce 側に流れとすれば、Re側に流れる電流は ( 1 + hfe )*ib - i1 となります(それらを足し合わせばエミッタ電流 ( 1 + hfe )*ib になります)。エミッタ電圧を Ve とすれば、ベース電流 ib は
   ib = ( Vin - Ve )/hie --- (1)
で表されます( hie はベース抵抗)。一方、このエミッタ電圧 Ve は、 Re の両端で電圧であり、それと同時に、 Ce と R の両端で電圧に等しいですから、
   Ve = { R + 1/( j*ω*Ce ) }*i1 = { ( 1 + hfe )*ib - i1 }*Re --- (2)
となります。式(2)から、i1 と ib の関係は次のようになります。
   i1 = ( 1 + hfe )*Re*ib/{ Re + R + 1/( j*ω*Ce ) }
これを式 (2) の第2項 に代入すれば
   Ve = { R + 1/( j*ω*Ce ) }*i1 = ( 1 + hfe )*( 1 + j*ω*Ce*r )*Re*ib/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } --- (3)
となりますから、この式 (3) を式 (1) に代入して、ib の式に書き直せば
   ib = Vin/[ hie + ( 1 + hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } ]
という式になります。したがって、出力電圧 Vout は
   Vout = -hfe*ib*Rc = -Rc*Vin/ [ hie/hfe + ( 1+ 1/hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) }
ですから、回路全体の利得 Vout/Vin は
   Vout/Vin = -Rc*{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) }/[ hie/hfe*{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } + ( 1 + 1/hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )*Re ] --- (4)
で表されます(マイナスがついていつのは、出力と入力の位相が反転するため)。

【低周波利得】
直流を含めた低周波での利得は、式 (4) で ω = 0 とした場合で
   Vout/Vin = -Rc/{ hie/hfe + ( 1 + 1/hfe )*Re }
となります。hfe(エミッタ接地での電流増幅率)が十分大きければ、hie/hfe = 0 1/hfe =0 とみなせますから
   Vout/Vin = -Rc/Re
となります。これが図1での低周波利得です。Ce に直列に抵抗 R を入れないときの利得は、hfe が十分大きければ、この値になります(トランジスタ回路のテキストに出ているエミッタ接地回路の利得はこれです)。

【高周波利得】
1/{ j*ω*Ce*( Re + R ) } がゼロとみなせるような高い周波数( f >> fc = 1/{ 2*π*Ce*( Re + R ) } ) では、式 (4) は
   Vout/Vin = -Rc/{ hie/hfe + ( 1 + 1/hfe )*Re*R/( Re + R ) } --- (5)
となります。hfeが十分大きければ、hie/hfe = 0 1/hfe =0 とみなせますから
   Vout/Vin = -Rc/{ Re*R/( Re + R ) } = -Rc/Re*( 1 + Re/R ) --- (6)
となります。これが図1で、fc << f のときの利得です。 1 + Re/R > 1 ですから、この周波数帯域での利得は、低周波帯域より 1 + Re/R 倍大きくなります。R がゼロのとき、式 (6) の利得は無限大になってしまいますが、式 (6) は hfe = ∞ とした場合なので、現実にはそうなりません。hfe = ∞ としていない式 (5) で R = 0 とすれば、
   Vout/Vin = -hfe*Rc/hie
ですので、hfe が有限(通常100程度)なら、利得 Vout/Vin も有限になります。

【参考資料】
[1] エミッタ接地増幅回路 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Common_emitter.png
[2] エミッタ接地トランジスタの簡略化した等価回路( ppt ファイル 9ページ ) http://home.sato-gallery.com/education/Electronics2003/EL031219OHP.ppt

参考資料 [1] にあるようなエミッタ接地増幅回路で、Ce と直列に抵抗を接続すると、下図のように、高い周波数( Ce がないとみなせる周波数 )での利得を制限することができます。

        ┌────┬─ Vcc(電源電圧)
        │      Rc
        R1      ├── Vout
        │      C
    Vin ─┼── B   ← トランジスタ
        │      E
        R2      ├──┐
        │      │   Ce
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Qトランジスタのバイパスコンデンサの動作原理を教えてください

初学者です。よろしくお願いします。
エミッタ接地のバイアス回路のエミッタ側の
抵抗とコンデンサがパラレルに接続されてます。

本には単に直流成分と交流成分の分離とあります。
コンデンサは交流では抵抗ゼロに近いので抵抗を
通過せず、コンデンサ側を通過。
直流はコンデンサでは抵抗が∞なので通過せず
抵抗側を通過。
この本の説明はわかるのですが、

直流成分と交流成分が一度混ざった電流が
どうしてこのように分離されるのか物理的メカニズムを
教えてください。

また、コンデンサがパラレルに接続ということは
接地側でまた抵抗とコンデンサの回路が共通部として
接続してます。再度交直信号が混ざってしまいそうなのですが
混ざらない理由を教えてください。

Aベストアンサー

>接地側でまた抵抗とコンデンサの回路が共通部として
接続してます。再度交直信号が混ざってしまいそうなのですが
混ざらない理由を教えてください。

 接地側(アース、グランド等とも言う)が基準になります。
 ここを0Vとします。だから、混ざってもかまわない。
 但し、アース間でも周波数が高かったり、電流が大きいとアース間で電位差が出る場合があり、実践では注意が必要になります。

>直流成分と交流成分が一度混ざった電流が
どうしてこのように分離されるのか物理的メカニズムを
教えてください。

 AC成分がない場合、エミッタ抵抗に流れる電流をIoとすると、
エミッタ電圧はVo=IoXReになります。
 この時、ベース電圧がAC入力により振れ、電圧が上昇すればそれに応じてベース電流が増加しエミッタ電流が増加します。コンデンサがないときトランジスタのエミッタ電圧が上昇します。それにより、V(BE)間電圧が元に戻りエミッタ電圧は、ベース電圧の上昇分だけ上昇します。これが、入力に対して増幅器に負帰還がかかっている状態になり、信号を増幅できません。
 そのエミッタ電圧の上昇を抑え、AC的に見たときにエミッタとアース間をショート(接地)の状態にするのが、バイパスコンデンサの役目です。
 で、本題に入ります。
 この上記エミッタ電圧が上昇したときは、コンデンサ電圧より高くなりますから、コンデンサに電流が流れ込んで(充電:コレクタ側の負荷との時定数で)上昇を抑えます。また逆に電圧が下がろうとすると、今度は電流を放出(放電:エミッタ抵抗との時定数で)して、電圧の低下を抑えます。
 このように交流的にはエミッタ電圧は変動しませんので、先ほどの負帰還はかかりません。
  

>接地側でまた抵抗とコンデンサの回路が共通部として
接続してます。再度交直信号が混ざってしまいそうなのですが
混ざらない理由を教えてください。

 接地側(アース、グランド等とも言う)が基準になります。
 ここを0Vとします。だから、混ざってもかまわない。
 但し、アース間でも周波数が高かったり、電流が大きいとアース間で電位差が出る場合があり、実践では注意が必要になります。

>直流成分と交流成分が一度混ざった電流が
どうしてこのように分離されるのか物理的メカニズムを
教...続きを読む

Qコンデンサについての問題で質問です 充電されたコンデンサを並列に接続し片方のコンデンサの極板間を広げ

コンデンサについての問題で質問です

充電されたコンデンサを並列に接続し片方のコンデンサの極板間を広げていくともう片方のコンデンサの空げきに絶縁破壊が起きるようです。
https://youtu.be/Piu8-FC8kd0
参照はこの問題です。

なぜ片方のコンデンサの極板間を広げていくともう片方のコンデンサの空げきに絶縁破壊が起きるのでしょうか。

さらにこの問題の(b)の解答(aは分かります)は空気の絶縁破壊電圧30KVにならないのはなぜなのでしょうか。

Aベストアンサー

>コンデンサは大きさの違う極板同士の場合、
>向かい合わせになっている面積のみが
>コンデンサになるのではないでしょうか。
>(向かい合わせになっていない部分は電界が発生しないので)

そんな単純にはいかないのです。
電気力線は実際は図のようになります。

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伝熱の問題で参考書などを読んでもよくわからなっかったので質問をさせていただきます。

直径d、長さl、壁温Tw(一定)の円管に流れる流体全体が発達した温度分布であり、熱伝達率h(一定)、混合平均温度Tとしたときの壁面から気体に伝わる熱量dQを求める問題です。

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

ANo.2 です。
>高周波になることで、抵抗が小さくなり電流が流れやすくなるから無視できないということでしょうか?
と言うよりも、
コンデンサ分が無視出来ないのは、ローパスフィルタ(LPF)効果により信号が減衰してしまうのです。
LPFやカットオフ周波数などで検索してみてください。
入門の段階では、何でも疑問を持ちますが少し難しい内容の場合には概念で理解しておき、高等数学の理解度レベルが向上してから再度理解し直す機会もありますので承知して置いてください。

>お礼のところにすいません。
いえいえ、適当な解りやすい図解のサイトがないので、困っていました。
複雑な複素数の数式が並ぶので引用を避けたのです。


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