第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第54問
電子工学第31回午後
第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第54問（電子工学）の正答は 4 です。－端子が仮想接地の反転加算増幅器（DA変換の基本形）。
問題
図の回路のスイッチが、b₀＝1、b₁＝1 のときのV_o はどれか。
ただし、A は理想演算増幅器とする。
- 1. 0
- 2. －V_r
- 3. －2V_r
- 4. －3V_r ✓
- 5. －4V_r
正答：4番
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解説
■ 正答：4番 — －3V_r
－端子が仮想接地の反転加算増幅器（DA変換の基本形）。スイッチが1のときだけ V_r が各入力抵抗に加わり、出力は各入力の －（20 kΩ/入力抵抗）×V_r の和になる。
【図の読み方と計算】
- 帰還抵抗＝20 kΩ。b₁ の入力抵抗＝20 kΩ、b₀ の入力抵抗＝10 kΩ
- スイッチ1＝V_r に接続、0＝アースに接続
- b₁＝1：－（20/20）V_r＝－V_r
- b₀＝1：－（20/10）V_r＝－2V_r
- V_o＝－V_r＋（－2V_r）＝－3V_r
【各選択肢の解説】
1. 0
❌ 誤り。両方のスイッチがアース側のとき（b₀＝0、b₁＝0）の値である。正しくは、両方が1なので V_r が入り －3V_r になる。
❌ 誤り。両方のスイッチがアース側のとき（b₀＝0、b₁＝0）の値である。正しくは、両方が1なので V_r が入り －3V_r になる。
2. －V_r
❌ 誤り。b₁（20 kΩ）の分だけである。正しくは、b₀（10 kΩ）の －2V_r も加わる。
❌ 誤り。b₁（20 kΩ）の分だけである。正しくは、b₀（10 kΩ）の －2V_r も加わる。
3. －2V_r
❌ 誤り。b₀（10 kΩ）の分だけである。正しくは、b₁（20 kΩ）の －V_r も加わる。
❌ 誤り。b₀（10 kΩ）の分だけである。正しくは、b₁（20 kΩ）の －V_r も加わる。
4. －3V_r
✅ 正しい。反転加算で －V_r＋（－2V_r）となる（＝正答）。
✅ 正しい。反転加算で －V_r＋（－2V_r）となる（＝正答）。
5. －4V_r
❌ 誤り。入力抵抗の比を取り違えている。正しくは、利得は20/20＝1と20/10＝2で、和は3倍の －3V_r である。
❌ 誤り。入力抵抗の比を取り違えている。正しくは、利得は20/20＝1と20/10＝2で、和は3倍の －3V_r である。
【試験対策ポイント】
- 反転加算器：V_o＝－R_f（V₁/R₁＋V₂/R₂＋…）
- 入力抵抗が半分なら重みは2倍＝抵抗が小さい入力ほど重い
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