MEカコモン臨床工学技士国家試験 過去問・解説

第39回 臨床工学技士国家試験 午後 第49問

電気工学第39回午後

第39回 臨床工学技士国家試験 午後 第49問(電気工学)の正答は 2 です。図1はVin—C—Vout—R(コンデンサを直列にし、抵抗の両端で出力)の CR微分回路(高域通過)。

問題
図1 の回路に図2 の矩形パルスを入力する。可変抵抗R の抵抗値を大、 小の2 通りとしたときの出力波形V out はどれか。 V in C V out R 図1 V in t 図2
  1. 1. V out R 大 R 小 t
  2. 2. V out R 大 R 小 t
  3. 3. V out R 大 R 小 t
  4. 4. V out R 大 R 小 t
  5. 5. V out R 大 R 小 t

正答:2番

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解説
■ 正答:2番

図1はVin—C—Vout—R(コンデンサを直列にし、抵抗の両端で出力)の CR微分回路(高域通過)。矩形パルスを入れると、立ち上がり・立ち下がりで鋭いスパイクが出て、時定数τ=RCで指数的に減衰する。R大 → τ大 → ゆるやかに減衰、R小 → τ小 → 急峻に減衰。この挙動を正しく描いた2番が正答。


【各選択肢の解説】

(1〜5はいずれも「R大」「R小」2通りの出力波形。判定基準は次の2点:微分回路のスパイク波形か/R大でゆるやか・R小で急峻という対応か)

1.
❌ 誤り。減衰の向き・R大小の対応が微分回路と一致しない。

2.
✅ 正しい。パルス端でスパイク→時定数RCで減衰。R大で減衰がゆるく、R小で急峻という関係が正しく描かれている。

3.
❌ 誤り。R大小で減衰の速さが逆になっている。

4.
❌ 誤り。積分回路(出力がなまって台形化)の波形で、本回路(出力は抵抗両端)と異なる。

5.
❌ 誤り。時定数の対応が不整合。


【試験対策ポイント】

回路構成矩形波入力のとき時定数
CR微分回路(HPF)Cが直列・Rで出力エッジで鋭いスパイク→減衰τ=RC
CR積分回路(LPF)Rが直列・Cで出力なまって三角/台形にτ=RC
  • 出力を取る素子で見分ける:抵抗両端=微分、コンデンサ両端=積分。
  • τ=RCが大きいほど応答は遅い(微分ならスパイクの裾が長い、積分ならなまりが強い)。
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