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. V out R 大 R 小 t
- 2. V out R 大 R 小 t ✓
- 3. V out R 大 R 小 t
- 4. V out R 大 R 小 t
- 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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