問題文
図1は、固定バイアス回路を用いたエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は、トランジスタの五つのベース電流 \( I_B \) に対するコレクタ-エミッタ間電圧 \( V_{CE} \) とコレクタ電流 \( I_C \) との静特性を示している。この \( V_{CE}-I_C \) 特性と直流負荷線との交点を動作点という。図1の回路の直流負荷線は図2のように与えられる。
動作点が \( V_{CE}=4.5 \, \mathrm{V} \) のとき、バイアス抵抗 \( R_B \) の値 \( [\mathrm{M}\Omega] \) として最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、ベース-エミッタ間電圧 \( V_{BE} \) は、直流電源電圧 \( V_{CC} \) に比べて十分小さく無視できるものとする。なお、\( R_L \) は負荷抵抗であり、\( C_1, C_2 \) は結合コンデンサである。
図はタップで拡大できます。
選択肢
1. **直流負荷線から電源電圧 \( V_{CC} \) を読み取る:**
図2において、直流負荷線が横軸（\( I_C=0 \)）と交わる点の電圧が \( V_{CC} \) です。
図を見ると、負荷線は横軸の \( 9 \, \mathrm{V} \) 付近で交差しています。
（目盛り：0, 2, 4, 6, 8, 10, 12。8と10の中間が9）
よって、\( V_{CC} = 9 \, \mathrm{V} \)。
2. **動作点におけるベース電流 \( I_B \) を読み取る:**
問題文より、動作点の \( V_{CE} = 4.5 \, \mathrm{V} \) です。
図2で横軸 \( 4.5 \, \mathrm{V} \) の位置における負荷線上の点を探します。
\( V_{CC}=9 \)、縦軸切片（\( V_{CE}=0 \)）が \( 3 \, \mathrm{mA} \)。
負荷線の式は \( I_C = -\dfrac{1}{R_L} V_{CE} + \dfrac{V_{CC}}{R_L} \)。
直線の傾きから、\( V_{CE}=4.5 \) は \( V_{CC} \) のちょうど半分なので、\( I_C \) も最大値 \( 3 \, \mathrm{mA} \) の半分である \( 1.5 \, \mathrm{mA} \) になるはずです。
グラフ上の \( V_{CE}=4.5, I_C=1.5 \) の点は、どの \( I_B \) の曲線に乗っているかを見ます。
図の曲線は、下から \( 2\mu\mathrm{A}, 4\mu\mathrm{A}, 6\mu\mathrm{A}, 8\mu\mathrm{A}, 10\mu\mathrm{A} \) です。
\( 1.5 \, \mathrm{mA} \) のラインは、\( 6 \, \mu\mathrm{A} \) の曲線と交わっているように見えます。
（\( I_C \) 軸：0, 1, 2, 3。1と2の中間が1.5。\( 6\mu\mathrm{A} \) の曲線は飽和領域後ほぼフラットで \( 1.5 \, \mathrm{mA} \) 付近を通っています）
よって、動作点のベース電流 \( I_B = 6 \, \mu\mathrm{A} = 6 \times 10^{-6} \, \mathrm{A} \)。
3. **\( R_B \) の計算:**
固定バイアス回路において、ベース電流 \( I_B \) は以下の式で表されます。
\( I_B = \dfrac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B} \)
ここで、\( V_{BE} \) は無視できるため、
\( I_B \approx \dfrac{V_{CC}}{R_B} \)
よって、
\( R_B = \dfrac{V_{CC}}{I_B} = \dfrac{9}{6 \times 10^{-6}} = 1.5 \times 10^6 \, [\Omega] = 1.5 \, [\mathrm{M}\Omega] \)
正解は(3)の1.5です。