第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和4年度(2022年)下期
問13 (理論 問13)

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和4年度(2022年)下期 問13(理論 問13) (訂正依頼・報告はこちら)

図1は、正弦波を出力しているある発振回路の構造を示している。この発振回路の帰還回路の出力端子と増幅回路の入力端子との接続を切り離し、図2のように適当な周波数の正弦波Viを増幅回路に入力すると、次の二つの条件が同時に満たされている。

下記画像の記述中の空白箇所(ア)~(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • ア:同相  イ:Aβ≧1  ウ:正帰還
  • ア:逆相  イ:Aβ≦1  ウ:負帰還
  • ア:同相  イ:Aβ<1  ウ:負帰還
  • ア:逆相  イ:Aβ≧1  ウ:正帰還
  • ア:同相  イ:Aβ<1  ウ:正帰還

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この過去問の解説 (2件)

01

正弦波を出力している発振回路の発振条件に関する問題です。

選択肢1. ア:同相  イ:Aβ≧1  ウ:正帰還

図1で発振を続けるためには、ViとVf同相である必要があります。

(仮に逆相だった場合、発振は続けられません。)

このように、出力信号をに入力信号と同相で入力に戻すことを正帰還と言います。

図2において発振を続けるためには

 Vf ≧ Vi ……①

である必要があります。

帰還回路の出力Vfは、発振回路の公式より

 Vf = AβVi ……②

で表すことができます。

②を①に代入すると

 Vf ≧ Vi

 AβVi ≧ Vi

よって、

 Aβ ≧ 1

となります。

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02

電子理論に関する問題です。

発振回路は問題図1にもあるように増幅回路と帰還回路から構成され、増幅回路から発せられる出力の一部を帰還回路を介し発振を持続させたい周波数を選択した上で、再び増幅回路に戻し、そこで周波数を増幅する事によって、一定振幅の正弦波出力を発することが出来る回路となります。この一連の動作を正帰還と呼びます。

 

問題図2では、発振回路の帰還回路の出力端子と増幅回路の入力端子との接続を切り離し適当な周波数の正弦波Viを増幅回路に入力した状態でこの時の増幅回路の入力電圧Viと帰還回路の出力電圧Vf同相であることが条件の一つとなります。

 

もう一つの条件として増幅回路の増幅度Aと帰還回路の帰還率Bの積の関係性となり、それぞれを式で表すと次のようになります。

・増幅度A=V0/Vi

・帰還率B=Vf/V0

上記式を積で表します。

・A×B=(V0/Vi)×(Vf/V0)=Vf/Vi‥①

 

ここで発振回路継続条件としては以下の公式があります。

・Vf≧Vi‥②

 

①式を②式に代入します。

・Vf=ABVi‥①´

・ABVi≧ViAB≧1

上記式が条件の一つとなります。

選択肢1. ア:同相  イ:Aβ≧1  ウ:正帰還

こちらが適切な解答となります。

まとめ

この問題は電子理論の問題の中でもあまりなじみが薄い問題とも言えます。出題頻度もあまり高くないので重要度は低めとなりますが、名称や発振条件などは暗記しておくことをお薦め致します。

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