第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第55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55問(電子工学)の正答は 5 です。CMRR=差動利得÷同相利得。
問題
差動増幅器の入力端子に振幅0.5 mV の逆相信号と振幅1 V の同相信号が入力された。出力では逆相信号が1 V に増幅され、同相信号が10 mV に減衰した。この差動増幅器の同相除去比(CMRR)[dB]はどれか。
ただし、log₁₀ 2 は0.3 とする。
- 1. 66
- 2. 86
- 3. 92
- 4. 96
- 5. 106 ✓
正答:5番
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解説
■ 正答:5番 — 106
CMRR=差動利得÷同相利得。差動(逆相)は増幅、同相は減衰しているので比が大きくなる。dB換算は電圧比なので 20 log₁₀ を使う。
【計算】
- 差動利得 A_d=1 V÷0.5 mV=1÷(0.5×10⁻³)=2×10³
- 同相利得 A_c=10 mV÷1 V=1×10⁻²
- CMRR=A_d/A_c=2×10³÷10⁻²=2×10⁵
- dB:20 log₁₀(2×10⁵)=20(log₁₀2+5)=20×5.3=106 dB
【各選択肢の解説】
1. 66
❌ 誤り。差動利得(2×10³)だけをdBにした値である。正しくは、同相利得10⁻²で割ったCMRR 2×10⁵ をdBにして106 dB。
❌ 誤り。差動利得(2×10³)だけをdBにした値である。正しくは、同相利得10⁻²で割ったCMRR 2×10⁵ をdBにして106 dB。
2. 86
❌ 誤り。比を1桁小さく2×10⁴とした値(20 log₁₀(2×10⁴)=86)である。正しくは2×10⁵で106 dB。
❌ 誤り。比を1桁小さく2×10⁴とした値(20 log₁₀(2×10⁴)=86)である。正しくは2×10⁵で106 dB。
3. 92
❌ 誤り。差動利得÷同相利得=2×10⁵ をdBにした値と合わない。正しくは20(0.3+5)=106 dB。
❌ 誤り。差動利得÷同相利得=2×10⁵ をdBにした値と合わない。正しくは20(0.3+5)=106 dB。
4. 96
❌ 誤り。差動利得÷同相利得=2×10⁵ をdBにした値と合わない。正しくは20×5.3=106 dB。
❌ 誤り。差動利得÷同相利得=2×10⁵ をdBにした値と合わない。正しくは20×5.3=106 dB。
5. 106
✅ 正しい。CMRR 2×10⁵ を20 log₁₀ で換算した値である(=正答)。
✅ 正しい。CMRR 2×10⁵ を20 log₁₀ で換算した値である(=正答)。
【試験対策ポイント】
- CMRR=差動利得/同相利得(大きいほど同相雑音=ハムに強い)
- 電圧・電流の比は 20 log₁₀、電力の比は 10 log₁₀
- 生体アンプのCMRRは一般に高い値(80 dB以上など)が求められる
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