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用語集 › 無線工学 › 送受信機

増幅器（A級・B級・C級、効率） ぞうふくき

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特 一陸技

入力信号を大きな出力にする回路。動作点（バイアス）の置き方で A 級・B 級・C 級に分かれ、A 級はひずみが少なく効率が低い、C 級は効率が高くひずみが大きい。

試験ではここ

VBE－IC 特性の動作点 P の位置から級を答える問題（4アマ例題）。P がコレクタ電流の流れ始める点（原点）なら B 級、直線部の中央なら A 級、カットオフより負側なら C 級。送信機では緩衝増幅器（発振器の次段、周波数変動を防ぐ）・励振増幅器・電力増幅器の役割の区別が頻出。

増幅器は小さな信号を大きくする回路です。トランジスタや FET を使い、どこを基準（動作点）にして信号を揺らすかで性格が変わります。きれいに増幅したいなら A 級、効率よく大電力を出したいなら C 級、と使い分けます。

VBE－IC 特性曲線上に A 級・B 級・C 級の動作点を置き、それぞれの出力電流波形を並べた図
動作点の位置と級。A 級は直線部の中央、B 級は電流が流れ始める点、C 級はそれより負側

3 つの級の比べ方

  • A 級 動作点を特性の直線部分の中央に置き、入力の全周期（360°）でコレクタ電流が流れます。ひずみが最も小さく、効率は最も低い（理論上 50% 以下）です
  • B 級 動作点をコレクタ電流が流れ始める点（カットオフ点）に置き、半周期（180°）だけ流れます。2 石のプッシュプルで低周波の電力増幅に使います
  • AB 級 A 級と B 級の中間で、半周期よりやや長く流れます。SSB の直線電力増幅によく使います
  • C 級 動作点をカットオフより負側に置き、半周期より短い間だけ流れます。効率が高くひずみが大きいので、FM 送信機の電力増幅や周波数逓倍に使います
増幅器の効率
\eta = \dfrac{P_o}{P_{DC}} \times 100\ [\%]

Po：出力の交流電力、PDC：電源から供給する直流電力。電流を流す期間が短い級ほど η が高い（A 級 ＜ AB 級 ＜ B 級 ＜ C 級）

典型問題の解き方（動作点から級を答える）

4アマ例題 No.1 問14：VBE－IC 特性の P 点を動作点とする増幅方式は

  1. P の位置を見る P は原点、つまりコレクタ電流が流れ始めるカットオフ点にあります
  2. 出力波形を見る 入力の正弦波に対して、出力電流は正の半サイクルだけ現れています
  3. 級を決める 半周期だけ流れるのは B 級です。全周期なら A 級、半周期より短ければ C 級、やや長ければ AB 級です

送信機の中の増幅器の役割

送信機のブロック図。発振器、緩衝増幅器、周波数逓倍器、励振増幅器、電力増幅器が矢印で並び、各段の役割が書かれている
送信機の増幅器の並び。緩衝増幅器は発振器の直後で周波数の変動を防ぎ、終段の電力増幅器で所要の出力にする

役割の一問一答（陸特・3アマで毎期）

  • 緩衝増幅器 発振器の次段に置き、後段の負荷変動で発振周波数が変動するのを防ぎます。バッファとも呼びます
  • 周波数逓倍器 発振周波数の整数倍の周波数を取り出します。C 級動作でひずませて高調波を作ります
  • 励振増幅器 終段の電力増幅器を駆動するのに十分な励振電圧を得ます。ドライバともいいます
  • 電力増幅器 所要の送信機出力（空中線電力）まで増幅する終段です
ひっかけ

緩衝増幅器を「周波数逓倍器と励振増幅器の間」や「音声増幅器の次段」に置く肢は誤りで、正しくは発振器の次段です。C 級は効率が高い代わりにひずむので、振幅に情報をもつSSBや AM の電力増幅には使えず、直線性のよい A 級・AB 級を使います。

先生の挿絵。特性曲線のパネルの前で動作点を指す技術者
動作点の置き場所で級が決まる。C 級は効率が高いがひずむ

この用語を押さえる問題

4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問14

図は、トランジスタ増幅器の VBE－IC 特性曲線の一例である。特性の P 点を動作点とする増幅方式の名称として、正しいのは次のうちどれか。

正答: B 級増幅

B級増幅は動作点をコレクタ電流が流れ始める点（カットオフ点）に置き、入力信号の半周期だけコレクタ電流を流す方式である。図の P 点は原点にあり出力電流が正の半サイクルだけ現れているので B級増幅である。

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二陸特 ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.2 問24

送信機の緩衝増幅器は、どのような目的で設けられているか。次のうちから選べ。

正答: 後段の影響により発振器の発振周波数が変動するのを防ぐため。

緩衝増幅器（バッファアンプ）は発振器の直後に置き、後段の負荷変動が発振器に戻って周波数が揺れるのを防ぎます。肢 1 は電力増幅器、肢 2 は励振増幅器、肢 3 は周波数逓倍器の役割です。

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3アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問21

送信機の回路において、緩衝増幅器の配置で、最も適切なのは次のうちどれか。

正答: 発振器の次段

緩衝増幅器は、後段の負荷変動が発振器に影響して周波数が変動するのを防ぐためのものなので、発振器の直後に置く。

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3アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問19

図に示すエミッタ接地増幅回路において、コレクタ電圧 Vc を一定にして、ベース電圧 Vb を大きくしていくと、コレクタ電流 Ic の大きさはどのように変わるか。以下から選べ。

正答: 急激に増加していく。

ベース・エミッタ間は順方向のPN接合なので、Vb を上げるとベース電流は指数関数的に増え、その電流増幅率 hFE 倍のコレクタ電流 Ic も急激に増加する。

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問われた問題 40

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