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14 (理論 問14)

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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14(理論 問14) (訂正依頼・報告はこちら)

データ変換に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
  • アナログ量を忠実に再現するために必要な標本化の周期の上限は、再現したいアナログ量の最高周波数により決まる。
  • 量子化において、一般には数値に誤差が生じる。
  • 符号化では、量子化された数値が2進符号などのディジタル信号に変換される。
  • ディジタル量は、伝送路の環境変化や伝送路で混入する雑音に強い。
  • ディジタルオシロスコープで変化する電圧の波形を表示するには、その電圧をアナログ-ディジタル変換してからコンピュータでFFT演算を行い、その結果を出力する。

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この過去問の解説 (2件)

01

アナログ−デジタル変換に関する論説問題です。

選択肢1. アナログ量を忠実に再現するために必要な標本化の周期の上限は、再現したいアナログ量の最高周波数により決まる。

標本化定理(サンプリング定理)では、

「標本化周波数が信号に含まれる最高周波数の2倍以上であれば、元の信号を完全に復元できるとされている」

と定義されています。

選択肢2. 量子化において、一般には数値に誤差が生じる。

量子化で数値に置き換える際、

一定の間隔で置かれた値のうち一番近い値にするため誤差が生じます。

選択肢3. 符号化では、量子化された数値が2進符号などのディジタル信号に変換される。

量子化によって得られた数値をデジタル信号で使われる符号に変換することを符号化と言い、

一般的には2進数による2値信号が使用されます。

選択肢4. ディジタル量は、伝送路の環境変化や伝送路で混入する雑音に強い。

デジタル量は量子化・符号化されているため、

伝送路などの変化による雑音の影響は受けにくくなっています。

選択肢5. ディジタルオシロスコープで変化する電圧の波形を表示するには、その電圧をアナログ-ディジタル変換してからコンピュータでFFT演算を行い、その結果を出力する。

誤りです。

デジタルオシロスコープでは、観測する波形(問題文では電圧)のアナログ−デジタル変換はしていますが、

FFT演算(高速フーリエ変換)は行っていません。

FFT演算は、スペクトルアナライザーなど特定の周波数成分を取り出す際に行われます。

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02

情報通信分野に関する問題となります。

この問題は、PCM伝送方式における信号処理の過程でもある[標本化→量子化→符号化]の各伝送手順について誤った記述の文章を選択する問題となります。

PCM伝送方式とは、アナログ信号やデジタル信号の情報を1と0の2進符号に変換し、これをパルスの有無に対応させて送出する方式です。

 

①標本化(サンプリング)

・連続しているアナログ信号の波形から、その振幅値を一定周期で測定し標本値として採取します。この操作を標本化(サンプリング)といい、この段階の波形はPAM波となります。標本化周波数は、原信号の最高周波数の2倍以上でなければなりません。

 

②量子化

・標本化で得られた標本値はアナログ値であるので、これを近似の整数値に置き換えデジタルに変換します。この操作を量子化といい、量子化の際の丸め誤差により発生する雑音を量子化雑音といいます。量子化雑音の発生は避ける事ができません

 

③符号化

・デジタル信号のビット値1と0を周波数の異なる2つの搬送波で表現する方式です。

 

以上を踏まえた上で、各選択肢を見ていきましょう。

選択肢1. アナログ量を忠実に再現するために必要な標本化の周期の上限は、再現したいアナログ量の最高周波数により決まる。

解説の冒頭①でも述べているように、標本化周波数は、原信号の最高周波数の2倍以上でなければならないのでこの記述は適切です。

選択肢2. 量子化において、一般には数値に誤差が生じる。

解説の冒頭②より、量子化の際に丸め誤差により雑音が発生します。

すなわち数値にも誤差が生じるのでこの記述は適切です。

 

選択肢3. 符号化では、量子化された数値が2進符号などのディジタル信号に変換される。

解説の冒頭③より、この記述は適切となります。

選択肢4. ディジタル量は、伝送路の環境変化や伝送路で混入する雑音に強い。

アナログ信号からディジタル変換されたディジタル量は伝送路の環境変化や伝送路で混入する雑音に強くなります。よってこの記述は適切となります。

選択肢5. ディジタルオシロスコープで変化する電圧の波形を表示するには、その電圧をアナログ-ディジタル変換してからコンピュータでFFT演算を行い、その結果を出力する。

ディジタルオシロスコープとは電圧や周波数を波形化し観測する装置となります。アナログ-ディジタル変換してから、その結果を出力しますが、コンピュータでFFT演算は行いません。FFT演算を利用した測定器は騒音計、低周波音圧計等があります。

よってこの記述は不適切です。

まとめ

この問題は理論科目というよりも、機械科目に出題されそうな問題です。いずれにしても出題頻度が低く、内容もかなり専門的な内容となりますので´捨て問題´にしても良いかと個人的に思います。

 

ただ、近年の試験傾向からいくと電子理論・情報等の問題のウェイトが大きくなっている印象がありますので一度はチェックして頂く事をお薦め致します。

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