第36回 臨床工学技士国家試験 午後 第55問

AD変換の3要素（標本化・量子化・変換方式）を確かめる問題。量子化ビット数を増やすと1ステップ（LSB）が細かくなって量子化誤差が減る（ｂ）、標本化定理から10 kHzの信号には20 kHzを超える標本化周波数が要る（ｃ）、多チャンネルを同時刻でそろえるにはサンプルホールドで値を保持する（ｄ）。

【各選択肢の解説】

ａ．フラッシュ型AD 変換器は高速変換に不向きである。
❌ 誤り。フラッシュ（並列比較）型は全ての比較器で一度に比べるので最も速い。正しくはフラッシュ型は高速変換向きで、比較器が多く回路規模・消費電力が大きいのが欠点。

ｂ．量子化ビット数を増やすと量子化誤差が小さくなる。
✅ 正しい。nビットなら入力範囲を2ⁿ段に分けるので、ビット数が増えるほど1段の幅（LSB）が小さくなり、誤差（最大で±1/2 LSB）も小さくなる。

ｃ．10 kHz の信号を20 kHz より低い周波数で標本化すると、元の信号を復元できない。
✅ 正しい。標本化定理では信号の最高周波数の2倍を超える周波数で標本化する必要がある。下回ると折り返し（エイリアシング）が起きて復元できない。

ｄ．多チャンネル同時AD 変換には、標本化保持（サンプルホールド）回路を用いる。
✅ 正しい。各チャンネルの値を同じ時刻に保持してから順に変換するので、チャンネル間の時間ずれが生じない。

ｅ．LSB に対応した電圧が大きいほど量子化誤差が小さい。
❌ 誤り。LSBの電圧が大きい＝1段が粗い。正しくはLSBの電圧が大きいほど量子化誤差は大きい。

【試験対策ポイント】

• 標本化定理：標本化周波数＞2×信号の最高周波数（その半分がナイキスト周波数）
• 量子化誤差：ビット数↑・LSB電圧↓で小さくなる
• 変換方式の速さ：フラッシュ型（最速）＞逐次比較型＞二重積分型（遅いが高精度・雑音に強い）