実験でダイオードを使い、ちょっとわからないことがあるので誰か教えてください。
ダイオードの静特性を測定するときに用いた回路で、順方向と逆方向で電流計、電圧計の接続する位置が変わるのがなぜかわかりません。
それと、エミッタ、ベース、コレクタのそれぞれの接地回路でそれぞれの特徴をいかした用途を教えてください。
よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

後半だけ


エミッター接地.位相反転
その他.インピーダンスマッチング

ふかがわ(又は入力側)がOPENになった時にふかがわ(又は入力側)に大電流がかからない(かかるようにする)ようにする回路とか
(ベース接地・コレクター接地のそれぞれで回路を考えれば組み合わせがわかるでしょう)

理由は.回路の特性を見てください。
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質問を別々に投稿されたほうが回答率が高いと思います。

ダイオードのみ回答します。

(1)ダイオードでは、一般に順方向と逆方向で電流(逆にいえば抵抗)に1000倍くらいの差が出ます。電流計も内部抵抗がそれくらいの比になります。

電流計の内部抵抗が小さいときは電流計を内側に、内部抵抗が大きいときは電流計を外側にというのが原則です。測定誤差を出来るだけ小さくするための工夫です。
内部抵抗が0でない電流計と、内部抵抗が無限大でない電圧計を使うときの基本的な方法です。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございました。
質問は別にしたほうがいいですね。

お礼日時:2001/11/26 00:48

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+4.5Vーーーーーーー
      |     |
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      |     |
      |     |
      M     |← 1.8V(R)、2.4V(G)
      |     |
      |     LED
      |     |
      |     |
 GNDーーーーーーー

(この接続で間違いなければ・・・)
LEDの色が書いてないので分からないのですが、もし赤色ならLEDの両端の電圧は約1.8Vなので、
11.2mA流れているはずです。
抵抗を200Ωにすれば、18mA流れるのでちょっと明るくなるでしょう。
100Ωにすると27mA流れます。
LEDの定格が分からないのですが、27mAは多分定格を超えていると思います。
長期間使いたいなら、150Ωでとめておいた方が安全です。
数時間でLEDが壊れてもよければ100Ωを入れてもかまいません。

緑色のときはどうなるか・・・「オームの法則」で計算してみてください。

こういう接続でしょうか?

+4.5Vーーーーーーー
      |     |
      |     R  330Ω  11.2mA(R), 6.4mA(G)
      |     |
      |     |
      M     |← 1.8V(R)、2.4V(G)
      |     |
      |     LED
      |     |
      |     |
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hパラメータを使ったトランジスタの直流等価回路は、厳密には【図1】のようになりますが、実用的には【図2】のように簡略化したものを使います[1]。すると、問題のエミッタ接地回路 [3] の交流的な等価回路は【図3】のようになります。図3では、負荷抵抗RLを追加してあります。なぜなら、これがないと、出力コンデンサCoutの影響が出ないからです。この回路から電流と電圧の式を立てると

i0 = j*ω*Cin*( v0 - v1 )
i1 = ( v1 - v2 )/hie
i0 - i1 = v1*( 1/R1 + 1/R2)
i1 + i2 = ( 1/Re + j*ω*Ce )*v2
i2 + i3 = -v3/Rc
i3 = j*ω*Cout*( v3 - v4 )
i3 = v4/RL
i2 = hfe*i1 ← 図2から

ですから、電圧利得( v4/v0 )は

v4/v0 = -j*ω*Cin*( 1/Rc + j*ω*Ce )*hfe*hie/( 1 + hfe )/[ 1/RL + { 1 + 1/( j*ω*Cout*RL ) }/Rc ]/[ hie*( 1/hie + 1/R1 + 1/R2 + j*ω*Cin )*{ hie*( 1/Re + j*ω*Ce )/( hfe + 1 ) + 1 } -1 ]

となります(筆算なので間違ってるかも)。この式を変形して、v4/v0 = A + j*B の形にすれば、利得 = √(A^2+B^2)、位相(入力基準)= atan(B/A) [rad] となります。Excelの複素数計算の関数を使えば、利得=IMABS( )、位相=IMARGUMENT( )です。

なお、hパラメータには周波数依存があるので(データシートのは270Hzでの値)、Denkigishiさんのコメントの通り、これを考慮しないと高域での特性が現実と違ってきます。トランジスタの高周波等価回路の例を資料 [4] に示します。

     i1 →              ← i2
  B ─ hie ─┐   ┌────┬── C     v1 = hie*i1 + hre*v2
   ↑     │+ │      │   ↑     i2 = hfe*i1 + hoe*v2
   v1    hre*v2 ↓hfe*i1  hoe   v2
   │     │- │      │   │
  E ────┴─-┴────┴── E

【図1】 hパラメータを使ったトランジスタの等価回路

     i1 →        ← i2
  B ─ hie ─┐  ┌───── C       v1 = hie*i1
   ↑     │  │      ↑        i2 = hfe*i1
   v1     │  ↓hfe*i1  v2
   │     │  │      │
  E ────┴─-┴───── E

【図2】 簡略化した等価回路

     → i0  v1   → i1    ← i2 v3  → i3
   v0 ─Cin─┬─── hie ┐  ┌──┬──Cout──┬─ v4
         │        │  ↓   │         │
   i0-i1 ↓ R1//R2     └─-┤v2  Rc ↑i2+i3  RL ↓i3
          │           │   │        │
         ┷      i1+i2 ↓│   ┷        ┷
                      ├─┐               ┷ = GND
                     Re Ce               R1//R2 = R1*R2/(R1+R2) 
                      ┷ ┷

【図3】 結合コンデンサのあるエミッタ増幅器の等価回路

[1] 最も一般的なNPNトランジスタの2SC1815Yを使った場合、データシート [2] から、DC的なコレクタ電流が Ic = 1mA のときのhパラメータは、hie = 4.5 kΩ、hre = 0.5×10^(-4)、hfe = 160、hoe = 2.5μSとなっていますが、このうち hre と hoe は小さいので、これらを無視すると、図2に示したような等価回路になります。
[2] 2SC1815データシート(3ページの「hパラメータ-Ic」) http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC1815_ja_datasheet_020129.pdf
[3] エミッタ接地回路 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Common_emitter.png
[4] トランジスタの高周波等価回路  http://ns.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2002/tr0209/0209sn7.pdf

共通な式というのは、コンデンサを入れて計算した式ということですね。
Denkigishiさんのコメントの通り、この回路は低域特性はコンデンサや抵抗の値で決まり、高域はトランジスタの特性で決まります。したがって広帯域に渡ってちゃんと計算するのなら、トランジスタの交流等価回路(SPICEパラメータ)を取り入れる必要があります。しかし、それではあまりに複雑なので、直流的な等価回路を使って計算する方法を紹介します。

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