理論科目の解説

エミッタホロワの過去問|電圧増幅度≒1と入力インピーダンスを電験三種 理論で解く

エミッタホロワのアイキャッチ。ベースに入れた波と同じ大きさの波がエミッタから出る

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エミッタホロワ(エミッタフォロワ、コレクタ接地増幅回路)は、出力電圧が入力電圧にほぼそのまま付いていく回路で、電圧増幅度は約1、入力インピーダンスは hie+(1+hfe)RE と大きくなります。理由は増幅度と入力インピーダンスの節、解き方は過去問の節へ。ブレッドボードで組む使い方はエミッタフォロワの使い方にまとめました。

結論|まず30秒でわかる答え

エミッタホロワとは、トランジスタのエミッタから出力を取り出す増幅回路(コレクタ接地増幅回路)で、出力電圧が入力電圧にほぼそのまま付いていく(ホロワ=follower)回路です。電圧増幅度は約1ですが、入力インピーダンスが大きく出力インピーダンスが小さいので、信号源と負荷の間に入れる緩衝増幅器(バッファ)に使われます。入力インピーダンスは、ベースから見ると hie+(1+hfe)RE と大きくなります。

エミッタホロワのアイキャッチ。ベースに入れた波と同じ大きさの波がエミッタから出る

エミッタホロワとは?出力が入力に「付いていく」回路

トランジスタの増幅回路は、どの端子を入力と出力で共通にするかで3つに分かれます。エミッタホロワは、入力をベース、出力をエミッタからとり、コレクタを交流的に共通(接地)にする回路で、コレクタ接地増幅回路ともいいます。

接地方式電圧増幅度入力インピーダンス出力インピーダンス
エミッタ接地大きい中くらい中くらい
コレクタ接地(エミッタホロワ)約1大きい小さい
ベース接地大きい小さい大きい

エミッタの電圧は、いつもベースの電圧より約0.7V低いところにあります。ベースの電圧が上がればエミッタも同じだけ上がるので、出力は入力にそのまま付いていきます。

たとえると

力の弱い人(信号源)が、大きな荷物(重い負荷)を直接動かすのはたいへんです。エミッタホロワは、軽く押すだけで同じ距離だけ荷物を動かしてくれる台車のような役目をします。距離(電圧)は増えませんが、押す力(電流)は小さくてすみます。

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電圧増幅度が約1、入力インピーダンスが大きい理由

交流の等価回路で考えます。ベース電流を ib とすると、エミッタには (1+hfe)ib の電流が流れます(ベース電流とコレクタ電流の合計)。

STEP 1

入力電圧:vi=hie×ib+RE×(1+hfe)ib

STEP 2

出力電圧(REの両端):vo=RE×(1+hfe)ib

STEP 3

電圧増幅度:Av=vo÷vi=(1+hfe)RE÷{hie+(1+hfe)RE}

STEP 4

(1+hfe)RE は hie よりずっと大きいので、Av はほぼ1(少しだけ1より小さい)

ベースから見た入力インピーダンスは vi÷ib=hie+(1+hfe)RE です。REが (1+hfe) 倍に見えるので、とても大きくなります。たとえば RE=2.65kΩ、hfe=300 なら、(1+300)×2.65k≒798kΩ です。

公式
ベースから見た入力インピーダンス = hie +(1+hfe)× RE
POINT

出力電圧が入力電圧とほぼ同じなので、回路の中でひずみが生まれにくいのも特徴です(令和5年度上期 問13)。

電験三種の過去問で確かめる

年度・問題条件答え
令和7年度上期 問18VCC=9V、R₁=3kΩ、R₂=6kΩ、IE=2mA、hie=2.5kΩ、hfe=300(a)RE≒2.7kΩ (b)入力インピーダンス 約2.0kΩ
平成30年度 問16VCC=10V、R₁=18kΩ、R₂=82kΩ、IE=1mA、hie=2.5kΩ、hfe=100(a)RE=7.5kΩ (b)入力インピーダンス 約15kΩ
令和5年度上期 問13コレクタ接地増幅回路の誤った記述誤り:ひずみが大きい(正しくは小さい)

令和7年度上期 問18(a):エミッタ抵抗REの求め方

STEP 1

ベースの電圧(分圧):VB=6÷(3+6)×9=6V

STEP 2

エミッタの電圧:VE=6−0.7=5.3V

STEP 3

RE=VE÷IE=5.3÷(2×10⁻³)=2,650Ω≒2.7kΩ

令和7年度上期 問18(b):入力インピーダンスの求め方

STEP 1

ベースから見たインピーダンス:2.5k+2.65k×(1+300)=2,500+797,650=800,150Ω

STEP 2

バイアス抵抗の並列:R₁∥R₂=3×6÷(3+6)=2kΩ

STEP 3

回路全体の入力インピーダンス=2,000と800,150の並列=2,000×800,150÷802,150≒1,995Ω≒2.0kΩ

注意|ここで間違えやすい

ベースから見たインピーダンス(約800kΩ)だけを答えにしないでください。入力端子から見ると、バイアス抵抗R₁とR₂が並列に入るので、回路全体の入力インピーダンスは小さいほうのR₁∥R₂に近い値になります。

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エミッタホロワの過去問の図。ベース電圧6V、エミッタ電圧5.3VからREは約2.7kΩ、ベースから見ると約800kΩ、バイアス抵抗2kΩと並列で入力インピーダンスは約2.0kΩ

エミッタホロワの使いどころ:緩衝増幅器(バッファ)

内部抵抗の大きい信号源(センサーなど)に、抵抗の小さい負荷を直接つなぐと、信号源の電圧が下がってしまいます。間にエミッタホロワを入れると、信号源からはほとんど電流を取らずに、負荷には十分な電流を流せます。

つなぎ方信号源から見た負荷負荷の電圧
直接つなぐ小さい(電流を多く取られる)下がる
エミッタホロワを間に入れる大きい(電流をほとんど取られない)入力とほぼ同じ

エミッタホロワでよくある間違い

よくある間違い正しい考え方
電圧増幅度が大きい約1(わずかに1より小さい)
入力インピーダンスが小さいベースから見ると hie+(1+hfe)RE で大きい
エミッタの電流をhfe×ibにするエミッタ電流は(1+hfe)ib
バイアス抵抗を無視して入力インピーダンスを答えるR₁∥R₂ と並列にして全体を求める
VEをVBと同じにするVE=VB−0.7V(VBEを引く)
エミッタホロワのよくある間違いの図。電圧増幅度は約1、入力インピーダンスは大きい、エミッタ電流は(1+hfe)ib、エミッタ電圧はベース電圧より0.7V低い

よくある質問

Q. エミッタホロワとは?

A. エミッタから出力を取り出すコレクタ接地増幅回路で、出力電圧が入力電圧にほぼそのまま付いていく回路です。

Q. エミッタホロワの電圧増幅度は?

A. 約1です。わずかに1より小さく、入力と出力はほぼ同じ大きさで同じ向きです。

Q. エミッタホロワの入力インピーダンスは?

A. ベースから見てhie+(1+hfe)REと大きく、回路全体ではバイアス抵抗と並列にして求めます。

Q. エミッタホロワは何に使う?

A. 入力インピーダンスが大きく出力インピーダンスが小さいので、緩衝増幅器(バッファ)に使います。

Q. エミッタ抵抗REの求め方は?

A. 分圧でベース電圧を求め、0.7Vを引いたエミッタ電圧をエミッタ電流で割って求めます。

この記事の要点
  • エミッタホロワ=コレクタ接地増幅回路、出力はエミッタから
  • 電圧増幅度は約1、ひずみが小さい
  • ベースから見た入力インピーダンス hie+(1+hfe)RE は大きい
  • 出力インピーダンスは小さく、緩衝増幅器(バッファ)に使う
  • RE=(VB−0.7)÷IE、全体の入力インピーダンスはR₁∥R₂と並列
参考にした資料

法令・規格・資料は改訂されることがあります。実務で使うときは、発行元の最新版で確かめてください。

この記事の理解を深める本と道具
おすすめの本

「エミッタホロワ」を試験の得点につなげるなら、前後の単元とあわせて教科書で押さえておくと安心です。TAC出版『みんなが欲しかった!』シリーズの、電験三種「理論」の教科書と問題集が1冊になった本です。

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S
シラス
電験三種・QC検定1級 / メーカーでパワエレ設計・品質保証 実務10年

メーカーで回路設計と生産技術(品質改善)に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。

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