図1は、飽和領域で動作する接合形FETを用いた増幅回路を示し、図中の \(v_{i}\) 並びに \(v_{o}\) はそれぞれ、入力と出力の小信号交流電圧 \(\mathrm{[V]}\) を表す。また、図2は、その増幅回路で使用するFETのゲートーソース間電圧 \(V_{gs} \mathrm{[V]}\) に対するドレーン電流 \(I_{d} \mathrm{[mA]}\) の特性を示している。抵抗 \(R_{G}=1 \mathrm{M\Omega}\)、\(R_{D}=5 \mathrm{k\Omega}\)、\(R_{L}=2.5 \mathrm{k\Omega}\)、直流電源電圧 \(V_{DD}=20 \mathrm{V}\) とするとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(選択問題)
FETの動作点が図2の点Pとなる抵抗 \(R_{S}\) の値 \(\mathrm{[k\Omega]}\) として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(4)。図2の動作点Pから \(V_{gs}\) と \(I_d\) を読み取り、自己バイアスの関係 \(V_{gs}=-I_dR_S\) でソース抵抗を求めます。ゲート電流を無視する前提が要点です。
詳細解説
この問題では、図2の特性曲線から点Pの座標を読み取り、自己バイアス回路のゲート電位0Vを使って \(R_S\) を求めます。
点Pの座標より、\(V_{gs} = -1.8 \mathrm{V}\)、\(I_d = 1.8 \mathrm{mA}\) です。
自己バイアス回路において、ゲート電流は無視できるためゲート電位は \(0\mathrm{V}\) です。
したがって、\(V_{gs} = 0 - I_d R_S = -I_d R_S\) となります。
\(-1.8 = - (1.8 \times 10^{-3}) R_S\)
\(R_S = \dfrac{1.8}{1.8 \times 10^{-3}} = 1000 \Omega = 1 \mathrm{k\Omega}\)。