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臨床工学技士国家試験 ME2種 フィルタ回路まとめ /filter

臨床工学技士国家試験 ME2種 フィルタ回路まとめ /filter

臨床工学技士国家試験とME2種で出題されるフィルタ回路の内容をまとめた資料です.公立小松大学臨床工学科の学生向けの資料ですが,皆さんのお役に立てると幸いです.

Kazuhisa Fujita

June 16, 2023
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Transcript

  1. ཈͑ΔϙΠϯτ • ίϯσϯαɼίΠϧͷಛੑ • 3$ճ࿏ • ίϯσϯαͷిѹ͸ϩʔύεɼ఍߅ͷిѹ͸ϋΠύε • ίϯσϯα͸प೾਺͕௿͍ͱΠϯϐʔμϯε্͕͕Δ͔Βɽ •

    ίϯσϯαͷిѹ͸ੵ෼ɼ఍߅ͷిѹ͸ඍ෼ • มԽ͕ٸͳͱ͜Ζ͸प೾਺͕ߴ͍ɽϋΠύε͸ඍ෼ʹݟ͑Δɽ • άϥϑͰΠϝʔδΛ௫Ή • ίϯσϯα͸ిՙΛঃʑʹஷΊΔ͔Βɼೖྗిѹ͕ ͋Δͱঃʑʹిѹ্͕͕Δɽ • ॆి࣌ͷిѹมԽ͸𝑉! = 𝑉"(1 − 𝑒#! "), 𝑉$ = 𝑉"𝑒#! "ɼ์ి࣌͸ 𝑉! = 𝑉"𝑒#! " 𝑉$ = −𝑉"𝑒#! " • 3-ϑΟϧλ͸3$ճ࿏ͱૉࢠͷಛੑ͕ٯͱ֮͑Δɽ • ΧοτΦϑप೾਺ • ग़ྗͷେ͖͕͞ೖྗͷ1/ 2ͱͳΔप೾਺ΛΧοτΦϑप೾਺ͱ͍͏ɽ • $3ϑΟϧλɿ𝑓% = & '(!$ • -3ϑΟϧλɿ𝑓% = & '()/$ Vc ⼊⼒Vi R C VR
  2. ཈͑ΔϙΠϯτ • ࣌ఆ਺ • $3ϑΟϧλɿ𝜏 = 𝐶𝑅 • -3ϑΟϧλɿ𝜏 =

    𝐿/𝑅 • ۣܗ೾Λೖྗͱͯ͠༩͑ͨͱ͖ͷ𝑉, ͱ𝑉- ͷ࣌ؒมԽ͕ॏཁ • ࣌ఆ਺ʹΑΓݟͨ໨͕มԽ͢Δɽ • ࣌ఆ਺େˠిѹͷ؇΍͔ͳ࣌ؒมԽ • ࣌ఆ਺খˠిѹͷٸܹͳ࣌ؒมԽ Vc ⼊⼒Vi R C VR
  3. ϙΠϯτ • ૿෯ճ࿏ʹίϯσϯαΛՃ͑ΔͱϑΟϧλ͕Ͱ͖Δɽ • ίϯσϯαͷΠϯϐʔμϯεͷେ͖͞͸1/𝜔𝐶͔ͩΒɼप೾਺ʹର͠൓ ൺྫ͢Δɽ • ೖྗ͕௿प೾਺ͷͱ͖ɼίϯσϯαͷΠϯϐʔμϯε͸ߴ͍ɽ͜ͷͱ͖ɼ ίϯσϯαΛ։์ʢ఍߅͕ແݶେʣͱߟ͑Ε͹ϩʔύεϑΟϧλͷճ࿏͸ ୯ͳΔ൓స૿෯ճ࿏ͱΈͳͤΔɽ

    • ೖྗ͕ߴप೾਺ͷͱ͖ɼίϯσϯαͷΠϯϐʔμϯε͸௿͍ɽ͜ͷͱ͖ɼ ίϯσϯαΛ୹བྷʢ఍߅͕ʣͱߟ͑Ε͹ϋΠύεϑΟϧλ͸୯ͳΔ൓స૿ ෯ճ࿏ͱΈͳͤΔɽ • ΧοτΦϑप೾਺ • 𝑓! = " #$%!&! ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ ローパスフィルタ ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ハイパスフィルタ
  4. -$3Λ࢖ͬͨϑΟϧλͷྫ • ϩʔύεϑΟϧλʢ௿Ҭ௨աϑΟϧλʣ • ৴߸ͷ௿प೾਺੒෼Λ௨աͤ͞ΔϑΟϧλ • ϋΠύεϑΟϧλʢߴҬ௨աϑΟϧλʣ • ৴߸ͷߴप೾਺੒෼Λ௨աͤ͞ΔϑΟϧλ ローパスフィルタ

    ハイパスフィルタ キャパシタとインダクタの場所が⼊れ替わっている.キャパシタとインダクタの電流の周波 数に対する性質が逆だから. 典型的なフィルタ回路
  5. 3$ϩʔύεϑΟϧλͷ௚ײతཧղ Vr Vc ⼊⼒Vi ⼊⼒ViはVrとVcに分けられる(分圧). R C 出⼒VoはVcは並列の関係なので等しい.つまりVoも周波数が低けれ ば低いほど⼤きく,⾼ければば⼩さい.⾒⽅を変えると,この回路は 周波数が低い⼊⼒を通しやすいといえる(ローパスフィルタ).

    Vr Vc=出⼒Vo ⼊⼒Vi R C Cのインピーダンスは ! "#$ なので,Viの周波数が低 ければ低いほどCのインピーダンスの⼤きさは⼤き くなる.つまり,Viの周波数が低ければ低いほど Vcは⾼い. Vr Vc ⼊⼒Vi R C VcはCのインピーダンスの⼤きさが⼤きければ⼤き いほど⼤きくなる. Vr Vc ⼊⼒Vi R C 1 2 3 4 左の回路は,この回路だと思おう.
  6. ԋशղઆ ࠙AM23ࠚႱᅽ V t ᜫ 50 Ҁ 2sin 100ȧt >V@ࢆ૷֤᢬ᢠ

    50Ȑ࡟ຍ࠼ࡓࠋᾘ଍Ⴑຊࡣ࠸ࡃࡽ࠿ࠋ 1 50W 2 100W 3 180W 4 250W 5 350W ࠙AM29ࠚᅗ࡜ྠᵝ࡞ࣇ࢕ࣝࢱ≉ᛶࢆ♧ࡍᅇ஠ࡣ࡝ࢀ࠿ࠋ ࠙AM40ࠚᅗࡢࡼ࠺࡞Ⴑຊࣃࣝࢫࡀ࠶ࡿࠋࡇࡢࣃࣝࢫࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡣఱ J ࠿ࠋ 1 2.5 2 5 3 25 4 500 5 2000 0 100 Ⴑຊ[W] ᫬࿛[ms] 50 (1) (2) (3) (4) (5) ࠙AM34ࠚ ࡼ ⏝ 1 ࠙AM39ࠚ Ꮚ 1 2 3 4 5 ˜ᅇ  ࠙AM21ࠚ 1 2 3 4 5 ࠙AM22ࠚ
  7. ԋशղઆ ࠙AM23ࠚႱᅽ V t ᜫ 50 Ҁ 2sin 100ȧt >V@ࢆ૷֤᢬ᢠ

    50Ȑ࡟ຍ࠼ࡓࠋᾘ଍Ⴑຊࡣ࠸ࡃࡽ࠿ࠋ 1 50W 2 100W 3 180W 4 250W 5 350W ࠙AM29ࠚᅗ࡜ྠᵝ࡞ࣇ࢕ࣝࢱ≉ᛶࢆ♧ࡍᅇ஠ࡣ࡝ࢀ࠿ࠋ ࠙AM40ࠚᅗࡢࡼ࠺࡞Ⴑຊࣃࣝࢫࡀ࠶ࡿࠋࡇࡢࣃࣝࢫࡢ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡣఱ J ࠿ࠋ 1 2.5 2 5 3 25 4 500 5 2000 0 100 Ⴑຊ[W] ᫬࿛[ms] 50 (1) (2) (3) (4) (5) ࠙AM34ࠚ ࡼ ⏝ 1 ࠙AM39ࠚ Ꮚ 1 2 3 4 5 ˜ᅇ  ࠙AM21ࠚ 1 2 3 4 5 ࠙AM22ࠚ 図のフィルタは,ローパスフィルタである.選択肢の中でローパスフィルタは4である.
  8. ήΠϯͷܭࢉ • ͜ͷճ࿏͸3$௚ྻճ࿏ͱͳ͍ͬͯΔͷͰɼ ̇ 𝑉'() ͸ • ̇ 𝑉'() =

    + ,-. &* + ,-/ ̇ 𝑉+, = " "*-.&% ̇ 𝑉+, • ̇ 𝑉'() ʹର͢Δ ̇ 𝑉+, ͷൺΛ૿෯౓Λ𝐴/ ͱ͢Δͱ • 𝐴/ = ̇ 0012 ̇ 034 = + ,-/ &* + ,-/ = " "*-.&% = " "*.5&5%5 • ήΠϯ𝐺͸ • 𝐺 = 20 log"2 𝐴/ = 20 log"2 " "*.5&5%5 • ̇ 𝑉'() ͷҐ૬ࠩ𝜃'() ͸ • 𝜃'() = − tan3" 𝜔𝑅𝐶 = − tan3" 2𝜋𝑓𝑅𝐶 • ૿෯౓ɼήΠϯɼҐ૬͕ࠩϑΟϧλͷಛੑΛද͢ɽ ̇ 𝑉&' ̇ 𝑉#$%
  9. ΧοτΦϑप೾਺ • ૿෯౓͕1/ 2ͷͱ͖ͷप೾਺𝑓ΛΧοτΦϑप೾਺𝑓 1 ͱݴ͏ɽ • ̇ 3! ̇

    3"# = 4 45 6-, $ • ΧοτΦϑप೾਺ͷͱ͖ग़ྗͷৼ෯ͷେ͖͞͸ೖྗͷ 4 7 ͔ͩΒ • 1 + 𝜔1 𝐶𝑅 7 = 2 • ΑͬͯΧοτΦϑप೾਺GD͸ • 𝜔1 = 4 -, = 2𝜋𝑓 1 • 𝑓 1 = 4 78-, • ΧοτΦϑप೾਺ͷͱ͖ɼήΠϯ<E#>͸໿<E#>ͱͳΔɽ
  10. ໰୊ղઆ • ਤͷճ࿏ʹਖ਼ݭ೾ʢ࣮ޮ஋7ɼ֯प೾਺1×109SBETʣΛೖྗͨ͠ɽ ग़ྗిѹʢ࣮ޮ஋ʣ͸͓ΑͦԿ7͔ɽ ୈճ.&छ     

         ̇ 𝑉#$% = ̇ 𝑉&' × 1 𝑗𝜔𝐶 𝑅 + 𝑗𝜔𝐶 ̇ 𝑉#$% ̇ 𝑉&' = 1 𝑗𝜔𝐶 𝑅 + 1 𝑗𝜔𝐶 = 1 1 + 𝜔𝐶𝑅 ( = 1 1 + (1×10)×10*+×10)) = 1 1 + 1 = 1 2 よって出⼒電圧Voutの実効値は 2.8 2 ≅ 2.8 1.4 = 2
  11. ໰୊ղઆ • ਤͷަྲྀճ࿏Ͱɼ3ɼ$ͷ྆୺ͷిѹʢ࣮ޮ஋ʣ͸ਤͷࣔ͢஋Ͱ͋ͬ ͨɽిݯిѹ𝑒ʢ࣮ޮ஋ʣ͸Կ7͔ɽ ୈճ.&छ 抵抗の電圧は ̇ 𝑉, = ,

    ,- ! "#$ ̇ 𝑒 コンデンサの電圧は ̇ 𝑉" = ! "#% ,- ! "#$ ̇ 𝑒 それぞれの電圧の位相差は ̇ /& ̇ /$ = & &' ! "#$ ! "#% &' ! "#$ = 𝑗𝜔𝑅𝐶だから, 90度である. フェーザ図を書くと右図のようになる. ̇ 𝑒 = ̇ 𝑉, + ̇ 𝑉" だから,フェーザ図では ̇ 𝑒はベクトル ̇ 𝑉, , ̇ 𝑉" の合成となる. よって𝑒の実効値は 2 2 ̇ 𝑉# ̇ 𝑉$ ̇ 𝑉# ̇ 𝑉$ ̇ 𝑒 2V 2V 2V 2V 2 2V
  12. ໰୊ղઆ • ਤͷճ࿏Ͱɼ͋Δप೾਺GͰͷݮਰྔ͸E#Ͱ͋ͬͨɽGͷഒͷप ೾਺ʹ͓͚Δݮਰྔ<E#>͸ͲΕ͔ɽ ୈճ.&छ     

         20 log%& ̇ 𝑉 ' ̇ 𝑉() = −40 ̇ 𝑉 ' ̇ 𝑉() = 1 100 = 1 1 + 2𝜋𝑓𝐶𝑅 * 1 + 2𝜋𝑓𝐶𝑅 * = 10000 𝐶𝑅 * = 9999 4𝜋*𝑓* 任意の周波数fʼのときのゲインは ̇ 𝑉 ' ̇ 𝑉() = 1 1 + 𝑓+* 9999 𝑓* よって fʼ=10fのときのゲインgは ̇ 𝑉 ' ̇ 𝑉() = 1 1 + 999900 = 1 999901 ≅ 1 1000000 = 1 1000 𝑔 = 20log%& 1 1000 = −60 今回は 2𝜋𝑓𝐶𝑅 *が⼗分⼤きい から分⺟の1を無視して計算し ても良い. よく使う:ゲイン[db]から増幅度の計算
  13. ήΠϯͷܭࢉ • ͜ͷճ࿏͸3-௚ྻճ࿏ͱͳ͍ͬͯΔͷͰɼ7PVU͸ • ̇ 𝑉'() = & &*-.4 ̇

    𝑉+, = " "*,-6 7 ̇ 𝑉+, • 𝑉'() ʹର͢Δ𝑉+, ͷൺΛ૿෯౓𝐴/ ͱ͢Δͱ • 𝐴/ = ̇ | 0012 ̇ 034 | = & &*-.4 = " "*-565 75 • ήΠϯ𝐺͸ • 𝐺 = 20 log"2 𝐴/ = 20 log"2 " "*-565 75 • ̇ 𝑉'() ͷҐ૬ͷͣΕ𝜃'() ͸ • 𝜃'() = − tan3" & .4 = − tan3" & #$64 • ૿෯౓ɼήΠϯɼҐ૬͕ࠩϑΟϧλͷಛੑΛද͢ɽ ̇ 𝑉 ̇ 𝑉4 ̇ 𝑉&
  14. ΧοτΦϑप೾਺ • ૿෯౓𝐺͕1/ 2ͷͱ͖ͷप೾਺GΛΧοτΦϑप೾਺GDͱݴ͏ɽ • 𝐺 = ̇ 3:;< ̇

    3"# = 4 45=$>$ ?$ • ΧοτΦϑप೾਺ͷͱ͖ग़ྗͷৼ෯ͷେ͖͞͸ೖྗͷ 4 7 ͔ͩΒ • 1 + 6!: , 7 = 2 • ΑͬͯΧοτΦϑप೾਺GD͸ • 𝜔1 = , : = 2𝜋𝑓 1 • 𝑓 1 = , 78: = 4 78:/,
  15. ໰୊ղઆ • ೖྗ৴߸7Jͷप೾਺͕ແݶେʹͳͬͯ΋ग़ྗ৴߸7P͕ʹͳΒͳ͍ճ ࿏͸ͲΕ͔ɽ ୈճ.&छ 周波数が無限⼤になると,インダクタはインピーダン ス無限⼤になる.つまり,周波数が⾼いとインダクタ の電圧降下が⼊⼒電圧と等しくなり,他の素⼦の電圧 は0になる.よって,⼊⼒にインダクタがついている 1,2,3は間違いである.

    ⼀⽅,コンデンサのインピーダンスは0になる. 5は抵抗とコンデンサが並列につながっているため, 周波数無限⼤になると,コンデンサが短絡状態になり ,Voは0となる. 4はコンデンサが短絡状態になっても抵抗があるため 抵抗で電圧降下が起こりVoは値を持つ. 𝑗𝜔𝐿 → ∞ 𝑗𝜔𝐿 → ∞ 𝑗𝜔𝐿 → ∞ 1 𝑗𝜔𝐶 → 0 𝑅0 𝑅( ! "#$ → 0だから,𝑅! と𝑅% で分 圧される. コンデンサは短絡状態
  16. ΞΫςΟϒϑΟϧλͱ͸ • ΦϖΞϯϓͷΑ͏ͳೳಈૉࢠΛ༻͍ͨϑΟϧλ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ

    RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ úɽःஅप೾਺͸ R C   J G r Ͱ͋Δɻ ûɽೖྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ üɽग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ ローパスフィルタ ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ûɽRø + j C  ~ üɽRø + Rù + j C  ~ ハイパスフィルタ 1 2𝜋𝑅4𝐶4 1 2𝜋𝑅0 𝐶 カットオフ周波数 カットオフ周波数
  17. ൓స૿෯ճ࿏Λݩʹͨ͠ΞΫςΟϒϑΟϧλ • ਤ͸൓స૿෯ճ࿏Λݩʹͨ͠ΞΫςΟϒϑΟϧλͰ͋Δɽ • ͜ͷϑΟϧλͷप೾਺ಛੑ΋ɼ൓స૿෯ճ࿏ͱಉ༷ʹɼΠϚδφϦγ ϣʔτΛ࢖͍ٻΊΒΕΔɽ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ "

    VP VJ RJ RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ  ローパスフィルタ ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ハイパスフィルタ
  18. ཧ૝ΦϖΞϯϓ • ૿෯౓͸ແݶେ • ͍͘ΒͰ΋૿෯Ͱ͖Δɽ • 2つの⼊⼒端⼦の⼊⼒インピーダンスが無限⼤ • ⼊⼒端⼦に電流は⼊っていかない. •

    ग़ྗΠϯϐʔμϯε͕ • ͍͘ΒͰ΋ిྲྀΛڙڅͰ͖Δɽ • ͲͷΑ͏ͳप೾਺ͷ৴߸Ͱ΋ಉ͡Α͏ʹ૿෯͢Δɽ • εϧʔϨʔτʢ্ཱ͕ͪΓͷ܏͖ʣ͕ແݶେɽ • イマジナリショート(バーチャルショート,仮想短絡) • 反転端⼦と⾮反転端⼦はショートしている(同じ電圧)と考えて良い. 超重要!! ⾚太字の2点を使いこなせればオペアンプの問題は⼤体解ける!! 電 ⼊⼒端⼦は同じ電圧 イマジナリショート ⼊⼒ 理想的な⼊⼒ 実際の⼊⼒ + - スルーレート
  19. ϩʔύεϑΟϧλ • ϩʔύεϑΟϧλͷग़ྗ𝑉 . ͸ • 𝑉 . = −𝑍𝑖

    = − ,! ,"(45<6,!-!) 𝑉= • 3# |3"| = ,! ,"(45<6,!-!)  ,! ," 45 6,!-! $ = ,! ," 4 45 6,!-! $ • ͜ͷ݁Ռ͔Βɼ͜ͷϑΟϧλ͸ϩʔύεϑΟϧλͰ͋Δࣄ͕Θ͔Δɽ • ೖྗ͕े෼௿͍प೾਺ͷ৔߹ɼ 4 45 6,!-! $ ͕΄΅ͱͳΔͷͰɼ൓స ૿෯ճ࿏ͱಉ͡ͱߟ͑Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ RG CG
  20. ΧοτΦϑप೾਺ • 3# |3"| = ,! ," 4 45 6,!-!

    $ • ΞΫςΟϒϑΟϧλͷΧοτΦϑप೾਺͸ 4 45 6,!-! $ = 4 7 ͱͳΔप೾਺Ͱ͋Δɽ • ΑͬͯɼΧοτΦϑप೾਺GD͸ • 𝑓 1 = 4 78-!,! ˖.ʕ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ úɽःஅप೾਺͸ R C   J G r Ͱ͋Δɻ ûɽೖྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ üɽग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ  𝑅& 𝑅'
  21. ϋΠύεϑΟϧλ • ϋΠύεϑΟϧλͷग़ྗ𝑉 8 ͸ • 𝑉 8 = −

    $! $"9 " #$% 𝑉" = − :;!$! &9:;!$" 𝑉" • Αͬͯ૿෯౓͸ • 𝑔 = <& |<'| = :;!$! &9:;!$" = ;!$! &9;!!!$" ! • ෼฼෼ࢠΛТͰׂΔͱ • 𝑔 = !$! " $!9!!$" ! • Т͕େ͖͘ͳΕ͹ͳΔ΄Ͳ෼฼͕খ͘͞ͳΔͷͰɼ͜ͷճ࿏͸ϋΠύεϑΟϧλͰ͋Δ͜ ͱ͕Θ͔Δɽ • ೖྗͷप೾਺͕े෼ߴ͍৔߹ɼ & ;! ͕΄΅̌ͱͳΔͷͰɼήΠϯ𝑔͸𝑅' /𝑅& ͱΈͳͤΔɽͭ· Γɼ൓స૿෯ճ࿏ͱΈͳͤΔɽ ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ûɽRø + j C  ~ üɽRø + Rù + j C  ~
  22. ϋΠύεϑΟϧλͷΧοτΦϑप೾਺ • ΧοτΦϑप೾਺͸ • -,$ % &$ 5-$,% $ =

    4 7 • 2𝐶7𝑅7 7 = 4 6$ + 𝐶7𝑅4 7 • 𝜔7 = 4 -$,$ • 𝜔 = 4 -, 𝑓 = 4 78-, ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - +
  23. ϋΠύεϑΟϧλͷ࣌ఆ਺ • ൓స૿෯ճ࿏ͳͷͰɼ ఍߅𝑅4 ͱίϯσϯα𝐶 ΛྲྀΕΔిྲྀʹ𝑅7 Λ͔͚ ͨ΋ͷ͕ग़ྗͱͳΔͷͰɼͦͷిྲྀͷ࣌ؒมԽ͕ͦͷ··ग़ྗͷ࣌ؒ มԽʹݱΕΔɽ •

    ͭ·Γɼ఍߅𝑅4 ͱίϯσϯα𝐶ͷ௚ྻճ࿏ΛྲྀΕΔిྲྀ͕Θ͔Ε͹ྑ͍ ɽ • 3$௚ྻճ࿏ͷ࣌ఆ਺͸𝐶𝑅4 ͳͷͰɼ͜ͷΞΫςΟϒϑΟϧλͷ࣌ఆ਺ 𝐶𝑅4 Ͱ͋Δɽ ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - +
  24. ໰୊ • ਤͷΑ͏ʹ൓స૿෯ثʹεςοϓిѹΛೖྗͨ͠ʢ𝑡 = 0ͰεΠονΛ ೖΕΔʣɽग़ྗిѹ𝑉 . ͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ίϯσϯα$ͷిՙͷॳظ஋͸ ͱ͢Δɽ ୈճ.&छ

    スイッチがオンになった瞬間からコンデンサに電荷がたまり始め るため,電流𝑰が流れる.⼗分時間がたつと,コンデンサに⼗分電 荷がたまり電流 𝑰 が流れなくなる.この電流𝐼とフィードバックの 抵抗𝑅の積−𝑰𝑹が出⼒電圧𝑽𝒐 となる. よって答えは1となる. 電流の変化と合致する選択肢は,1か2である.この回路は反転 増幅回路なので⼊⼒と出⼒の符号は逆である.出⼒が負となって いる選択肢は,1か4である.2つの条件を満たすのは1である. 𝐼 𝐼
  25. ໰୊ • ਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ɼ"͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ث ͱ͠ɼ֤प೾਺ΛТɼڏ਺୯ҐΛKͱ͢Δɽʢճʣ 1. 𝑅4 2. 𝑅4 + 𝑅7

    3. 4 <6? 4. 𝑅4 + 4 <6- 5. 𝑅4 + 𝑅7 + 4 <6- ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ûɽRø + j C  ~
  26. ໰୊ • ਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ɼ"͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɼ֤प೾਺ΛТɼڏ਺୯ҐΛK ͱ͢Δɽʢճʣ 1. 𝑅( 2. 𝑅( + 𝑅)

    3. ( *+, 4. 𝑅( + ( *+- 5. 𝑅( + 𝑅) + ( *+- ໰୊ɹüùɹਤͷճ࿏ͷೖྗΠϯϐʔμϯε͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͠ɺ֯प೾਺Λ ~ɺڏ਺୯ҐΛ j ͱ͢Δɻ VJ VP Rù Rø C " - + øɽR ø ùɽRø + Rù úɽ j C  ~ ûɽRø + j C  ~ ΠϚδφϦγϣʔτΛߟ͑Ε͹ɼΦϖΞϯϓͷೖྗ୺ࢠ͸ͦΕͧΕ઀஍͍ͯ͠Δͱߟ͑ΒΕΔɽ ͭ·Γɼೖྗ͔ΒݟΕ͹ɼ͜ͷճ࿏͸3ͱ $ͷ௚ྻճ࿏ʹݟ͑Δɽ ΑͬͯɼೖྗΠϯϐʔμϯε͸ 𝑅( + 1 𝑗𝜔𝐶 ΠϚδφϦγϣʔτΑ Γɼೖྗ୺ࢠ͸୹བྷ͠ ͍ͯΔɼͱߟ͑Δɽ
  27. ໰୊ • ਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯɼਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɽ"͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɽ ࠃՈࢼݧ B ࣌ఆ਺͸NTͰ͋Δɽ C ௨աҬͰͷ૿෯౓͸E#Ͱ͋Δɽ D ௚ྲྀ੒෼͸Χοτ͞ΕΔɽ

    E ίϯσϯα𝐶" ͱ఍߅𝑅# ʹྲྀΕΔిྲྀ͸౳͍͠ɽ F ೖྗΠϯϐʔμϯε͸఍߅𝑅" ͱ𝑅# Ͱܾ·Δɽ a. 時定数は10×10!×1×10"# = 1×10"$𝑠 = 10𝑠なので間違い. b. 通過域ではコンデンサは無視できる.反転増幅回路の増幅度は 20 log%& $&&' %&' = 20 log%& 20である.よって間違い. c. コンデンサは直流を通さないので直流はカットされる.よって正し い. d. ⼊⼒インピーダンスは無限⼤なので,コンデンサに流れる電流がR2 にも流れる.よって正しい. e. ⼊⼒インピーダンスは𝑅% と𝐶% で決まるので間違い.
  28. ໰୊ • ਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ɼ"͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢ Δɽʢճʣ  ःஅप೾਺ΑΓे෼௿͍ଳҬͰ͸𝑉 . = − ,!

    ," 𝑉= Ͱ͋Δɽ  ःஅप೾਺ΑΓे෼௿͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɽ  ःஅप೾਺͸ 4 78,!-! Ͱ͋Δɽ  ೖྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɽ  ग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɽ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ
  29. ໰୊ • ਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ɼ"͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɽʢճʣ  ःஅप೾਺ΑΓे෼௿͍ଳҬͰ͸𝑉 , = − $( $)

    𝑉( Ͱ͋Δɽ  ःஅप೾਺ΑΓे෼ߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɽ  ःஅप೾਺͸ % *-$)#( Ͱ͋Δɽ  ೖྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɽ  ग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɽ ໰୊ɹüüɹਤͷճ࿏ʹ͍ͭͯਖ਼͍͠ͷ͸ͲΕ͔ɻ ͨͩ͠ɺ" ͸ཧ૝ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɻ " VP VJ RJ RG CG øɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹ௿͍ଳҬͰ͸ VP = - R R J G VJ Ͱ͋Δɻ ùɽःஅप೾਺ΑΓे෼ʹߴ͍ଳҬͰ͸ඍ෼ಛੑΛ༗͢Δɻ úɽःஅप೾਺͸ R C   J G r Ͱ͋Δɻ ûɽೖྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ üɽग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ແݶେͰ͋Δɻ े෼௿͍प೾਺ͷ೾ͷ৔߹ɼ$G͸։์ͱΈͳͤΔͷͰɼ͜ͷճ࿏͸൓స૿෯ճ࿏ͱΈͳͤΔɽͭ·Γɼग़ྗ ిѹ͸ 𝑉 . = − /( /) 𝑉0 ͱͳΔɽΑͬͯਖ਼͍͠ɽ ΠϚδφϦγϣʔτ͔Βɼ7P͸$GʹՃΘΔిѹͱΈͳ͢͜ͱ͕Ͱ͖Δɽίϯσϯα͸ిՙΛ஝͑ͳ͕Βঃʑ ʹిѹΛ্͍͛ͯ͘ɽͭ·Γɼੵ෼͍ͯ͠ΔͱΈͳͤΔɽΑͬͯؒҧ͍ɽʢϩʔύεϑΟϧλͳͷͰੵ෼ʣ ःஅप೾਺͸ɼ % $()(*( Ͱ͋ΔɽΑͬͯؒҧ͍ɽ ΠϚδφϦγϣʔτΛߟ͑Ε͹ɼΦϖΞϯϓͷೖྗ୺ࢠ͸ͦΕͧΕάϥϯυʹ઀ଓ͍ͯ͠ΔͱΈͳͤΔɽͭ· Γɼೖྗ͔ΒݟΕ͹ɼ఍߅3JͷΈෛՙ͕͔͔͍ͬͯΔɽΑͬͯɼೖྗΠϯϐʔμϯε͸3JͰ͋ΔɽΑͬͯؒҧ͍ ɽ ग़ྗΠϯϐʔμϯε͸ΦϖΞϯϓͷग़ྗΠϯϐʔμϯεͱಉ͡ͳͷͰɼͰ͋ΔɽΑͬͯؒҧ͍ɽ
  30. ΦϖΞϯϓΛ༻͍ͨੵ෼ճ࿏ • ΠϚδφϦγϣʔτΛߟྀ͢Δͱɼ఍߅͔͔Δిѹ͸𝑉! ͔ͩΒ఍߅ΛྲྀΕΔిྲྀ͸ • 𝐼 = "+ # •

    ೖྗΠϯϐʔμϯε͕ແݶେͳͷͰɼίϯσϯαʹྲྀΕΔిྲྀ͸఍߅ʹྲྀΕΔి ྲྀ𝐼ͱಉ͡Ͱ͋Δɽ·ͨిྲྀ͸ఆ͔ٛΒ • 𝐼 = $% $& • 𝑄 = 𝐶𝑉' ΑΓ • 𝐶 $", $& = "+ # • ྆ลੵ෼͢Δͱ • 𝑉' = ( '# ∫ 𝑉! 𝑑𝑡 • Αͬͯ 𝑉' ͸𝑉! Λੵ෼ͨ͠΋ͷͰ͋Δɽ͜ͷͨΊɼ͜ͷճ࿏Λੵ෼ճ࿏ͱ͍͏ɽ • ·ͨɼग़ྗిѹ𝑉 ) = −𝑉' = − ( '# ∫ 𝑉! 𝑑𝑡ͱͳΔɽ - + 𝑉+ 𝑉% 𝐼 𝑅 イマジナリショート 𝑉 '
  31. ໰୊ • ਤͷճ࿏ʹ͓͍ͯ࣌ࠁ𝑡 = 0TͰεΠονΛดͨ͡ɽग़ྗిѹ𝑉 . ͷܦաΛ දࣜ͢͸ͲΕ͔ɽͨͩ͠ɼίϯσϯαͷॳظిՙ͸θϩͱ͠ɼ"͸ཧ૝ ԋࢉ૿෯ثͱ͢Δɽ ࠃՈࢼݧ

    1. 𝑉 . = 2𝑡 2. 𝑉 . = −2𝑡 3. 𝑉 . = 0 4. 𝑉 . = 4 7 𝑡 5. 𝑉 . = − 4 7 𝑡 ⼊⼒インピーダンスが無限⼤なので,コンデンサに流 れる電流は抵抗に流れる電流と同じである. 抵抗に流れる電流は 𝐼 = 𝑉- 𝑅 = 1 2𝑀 = 1 2 ×10"# また電流は定義から 𝐼 = 𝑑𝑄 𝑑𝑡 = 1 2 ×10"# 𝑄 = 𝐶𝑉より 𝐶× 𝑑𝑉 𝑑𝑡 = 1 2 ×10"# 𝑑𝑉 𝑑𝑡 = 1 2 よって電流の向きを考慮すると 𝑉 = − 1 2 𝑡