電気通信工事担任者の過去問を読み解いていきます。
今回は
令和1年度第2回 総合種 基礎 第2問（イ）
の問題と解説です。
ついに交流回路に本格的に入っていきますぞ。
工担総合種の過去問の解説 。令和1年度第2回 基礎第2問（イ）を攻略する。
問題と解答
参考：Seesaa wiki
工担
答えは ① の 20 だそうです。
さて、なんでそうなるの？
解説
ん～
トランジスタ増幅回路
電圧増幅度
とかいう単語が見えるので、問題の電子回路は電圧を増幅することができるのでしょうね。
ん～答えは 20 かあ。
推測
図２のと図３より、時間の変化を追いかけてみると
Ic = 2 のとき Vce = 4
Ic = 3 のとき Vce = 2
Ic = 2 のとき Vce = 4
Ic = 1 のとき Vce = 6
Ic = 2 のとき Vce = 4
上記5つの Vce の 合計が 20
となるのだが、根拠がまったくわからん。
Vceは蓄積されるのか？
しょうがないのでトランジスタ増幅回路を調べる
検索で最初にヒット。
参考：基礎からわかる電気技術者の知識と資格
トランジスタ増幅回路
やった、基礎からわかるんだったら私でもわかるよね！
読んでみた。
絶望した。
まったくわからん！
再検索です。
わかりやすいのプリーズ。
参考：始める電子回路
トランジスタ増幅のなぞ
今度はどうだ・・・？
おお、読める、読めるぞ！
私でも理解できる！
衝撃的だったのが「トランジスタの増幅作用」の項目。
以下引用。
両替機で
上から１００円入れると
１００円
↓
千円
下から千円になって出てくる ようなものだと思っていました。
以上引用。
わ、私も勘違いしていたよ・・・そうじゃないのね・・・
さらにトランジスタについて読み進めた
大学時代に電子回路の単位を取得したとは思えないほど知識がない私ですが、
だいたい大学時代の講義なんて、先生のしゃべってることが難しすぎて全く理解できませんでした。
それでも単位がとれたのは、出席の点数と天からの声によるものです。
天からの声とは、先生がめんどくさくなってテストでどこが出題されるか教えてくれる現象です。
日本の高等教育なぞろくなもんじゃありません（←お前が言うな）
さて、トランジスタの使い方は大きく２種類あるんだって。
・リレーしてスイッチ
・増幅
今回は「増幅」が問題に出ているのですね。
そして
参考：始める電子回路
トランジスタ増幅のなぞ
増幅の正体を書いてくれていました。
「微弱な電流で大きな電流をコントロールする」
あ、そうなんだ。
それって増幅というよりは、制御じゃね？
と確かに思った。
誰かえらい先生が「増幅」とネーミングしたのでしょうが、えらい先生のネーミングセンスはよくわからん。
いま明かされる衝撃の事実。
トランジスタの増幅とは、なんとなんと
「微弱な電流で大きな電流をコントロールする」
ことだったのだ。
増幅じゃないだろ、制御だろ。
電圧増幅度
しまった、「トランジスタの増幅」の正体はわかったが問題の回答にたどり着けない。
どう考えればいいのかなあ。
電圧増幅度でぐぐってみるか。
・・・
いろいろぐぐってみたが出てくるサイトサイトサイト・・・
計算式とグラフと文字で埋め尽くされていて、理解ができない・・・
心が拒否してしまいました。
もう一度問題文を読んでみる
V1の振幅を100ミリボルトとすれば
と書いてありますね。
つまり、この100ミリボルトが蛇口でいうところの
ひねる力
ってことか。
じゃあこのひねる力でコレクタ～エミッタ間の電圧＝水道の水
はどれくらいになるのかしら？
あれ、8Vってなんだ？
図1の右側に 8V の電源、これ直流かな、直流電源が記載されていますね。
ああ、だから 図3 では Vce = 8V だと Ic が 0 なのね。
だって、電圧差がないと電流は流れないものですから。
これは何か関係があるのか・・？ないのか・・？
わからん。
推測その２
再度、仕切り直し。
電圧増幅度 Av は 入力電圧 V1 と 出力電圧 Vce を使って
Av = Vce / V1
と表される。
図2より、流れた電流の最大値は 3mA
図3より、Ic = 3mAの時の Vce は 2V
V1は振幅より100mV
よってAv = 2000 mV / 100mV = 20
となる。
ん～正解にたどり着いたけど、なんとなく根拠が脆弱だなあ。
どうしたものか・・・。
別の問題に取り組んでみる
ちょっと別の年の過去問に取り組んでみます。
平成29年度第1回 総合種 基礎 第2問 イ
おお、今までの知識で正解することができました。
電流と電圧、単位の違いなどに気を付ければ正解できます。
この問題の解説はまた別記事で行う、と思ったのですがせっかくだから解説します。
Vbe = 1V が 入力電圧ですよ。
Vce が 求めたい出力電圧ですよ。
そして、増幅率 Av を用いれば
Av = Vce / Vbe
なので
Av = Vce / 1V
ですね。
じゃあ Av は？
100 ?
違います。
100 は 直流電流増幅率 hfe です。
電圧の増幅率じゃなくて電流の増幅率です。
電流の増幅率だって電圧と同じだぜ、きっと。
入力電流を Ii 出力電流を Io とすると
hfe = Io / Ii
です。
入力電流 Ii はいくらか？
オームの法則より
Vbe = Rb × Ii
Ii = 1V / 50kΩ
Ii = 1V / 50000Ω
Ii = 1 / 50000 A
です。
そして電流増幅率は 100 なので
Io = 1 / 50000 A × 100 = 1 / 500 A
です。
ちょっと話がそれますが、求めたい値 Vce は
1V < Vce < 10V
です。
なぜならば、Vce は入力電圧より大きく、制御先の電圧よりは小さい値になる、からです。
ということで（どういうことで？）
Rc に かかる電圧 Vc が判明すると
Vce = Vcc - Vc
で求められます。 Vc はいくらだ？
Rcに流れる電流は Io ですよ。
つまり
Vc = Rc × Io
Vc = 3kΩ × (1 / 500 A)
Vc = 3000Ω × (1 / 500 A)
Vc = 6 V
になります。
よって
Vce = Vcc - Vc
Vce = 10 - 6 = 4V
です。
答えは ② です。
さて、この問題は解けたものの、今回の問題を、どうしたものか。
さらに別の問題に取り組んでみる
さらに横道にそれます。なんとなくの確信が欲しいんじゃ～！
平成17年度第2回 総合種 基礎 第2問 イ
この問題も正解することができました。
というか、図１～３が同じですね。
この問題は
電圧増幅度 Av = 40
と最初から分かっています。
じゃあ、Vceの値は何をみればいいのか？
ここで、先ほどの推測その２で
図2の最大値 3mA を採用し
図3より 3mA の時は Vce = 2V
この Vce = 2V を採用して計算すると
Av = Vce / V1
V1 = Vce / Av
V1 = 2V / 40
V1 = 2000mV / 40
V1 = 50mV
となり、正解は ④ です。
あってました。
技術的な根拠にたどり着けないのがもどかしいですが
推測その２を用いて、過去問の類似問題の解答にたどり着くことができることより
上記までの記述を根拠にして、本番の試験に臨むことにします。
ポイントは 図2 で 波の最高打点の値を採用する ことかな。
これの技術的根拠が不明。でもしょうがない。もう疲れた。
工担総合種の過去問の解説 。令和1年度第2回 基礎第2問（イ）を攻略する。～終わりに～
推測も多分に交じっておりますので、あくまで自己責任で判断してください。
私を妄信しないでくださいね。（←できるか）
しかし、わからないなりにも正解に近づこうとする努力は、我ながら素晴らしいと思っています。
自画自賛です。
本問題は交流回路、トランジスタ回路の問題なので技術根拠を求めようとすれば
三角関数や微分積分
の式がたくさん出てきそうな気がしています。
しかし、私の目的には
資格に合格してお金が欲しい
だけなので、技術的な根拠にたどり着かなくても正解にたどり着ければそれでいいです。
極端な話、技術的根拠が無くても、すべての問題の選択肢を 2つに1つ まで絞れたら 期待値としては 50点 取れるはず。
合格点は 60点 なので、これは大きいですね。
そういう観点からも試験を解読していきたいと思います。
ということで本日はここまで。
また次回の問題でお会いいたしましょう。
最後まで読んでいただきありがとうございました。感謝。
※本記事はあくまで私の見解での解説であり、間違いや不具合などによって発生した損害を補償はできません。あしからず。