第4章　アナログ回路

28問 • 2年前

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音や電磁波などの時間的に連続した信号をアナログ信号といい、それを処理する回路は普遍的な基本的技術といえる。上記の連続的に変化する電気信号を取り扱う電子回路を(１)という。

アナログ回路

電子機器で利用されている実際の電源は、交流で送られてきた電圧信号を直流電圧にしている。それを(１)といい、(２)と(３)を行う回路である。

電源回路, 整流, 平滑化

交流の正の部分だけを取り出すのが(１)である。

整流回路

整流回路の中で、図の様な回路を利用するものを(１)という。

半波整流回路

整流回路の中で、図の様な回路を利用するものを(１)という。

全波整流回路

整流回路では凹凸とした脈波のままで、直流とはほど遠い波形である。より直流電圧に近い出力を得るためにキャパシタの充放電現象を利用したものを(１)という。時定数が(２)方が良い。

平滑回路, 大きい

ダイオードとキャパシタを組み合わせることにより交流を直流に変換することができるが、わずかに交流成分が残っていると雑音の原因となる。整流した電圧と残存した交流成分の割合─平滑化の成功度合いを表す数値として、(１)がある。(１)は(２)ほど良い。

リップル率γ, 小さい

リップル率＝(１)(２)(３)

交流成分の大きさ(実効値), ÷, 直流成分の大きさ

増幅回路にPi[W]の入力が与えられると、その電力に外部から加えられている電力Pe[W]からエネルギーが供給され、Peに比例した電力Poを出力する。この様な回路や装置を(１)という。

増幅器

増幅器に入力信号として供給された入力電力Piと増幅器から出力信号として取り出した出力電力Poの比Po/Piを(１)という。単位は(２)。

電力増幅度, 倍

対数を用いて入出力の比を求めたものを(１)とよび、単位は(２)である。

利得(ゲイン), dB

利得を求める式 X＝(１)

20log10A

dBの特徴として、 ①広範囲の電力、電圧、電流の比を(１)程度の小さい数として表現できる。 ②増幅器が数段縦列接続された場合、各段の増幅度をdBで表しておけば、全体の増幅度はこれらの(２)で表現できる ③(３)の感覚情報量は刺激の(４)に比例すると言われていることから、感覚の度合いと対応させやすいなどが挙げられる。

2桁, 和, 生体, 対数

増幅器で入力した信号を忠実に増幅するためには、信号の大きさの他に、信号の時間的変化に対応する必要がある。この2種類の変化量に対応する増幅器の性能を表す指標として、増幅器の(１)がある。平坦部の増幅度に対して、(２)となる点の周波数をそれぞれ(３)、(４)といい、この平坦部分の周波数範囲を(５)という。

周波数特性, -3dB, 低域遮断周波数, 高域遮断周波数, 帯域幅

増幅回路において、(１)はステップ上の入力電圧に対する(２)を表す指標である。

時定数, 過渡応答

(１)とは、一般に(２)のことを指す。 (１)の波形はIC化され、その中身はトランジスタやFET、抵抗やキャパシタの機能を持った回路で構成されており、幅広い分野で用いられている。

OPアンプ, 演算増幅器

入力信号をオペアンプのマイナス端子に入力するも、出力信号が入力信号に対して(１)出力される回路を(２)という。

反転されて, 反転増幅回路

入力抵抗を高くしたい時に採用される回路で、入力Viと出力Voの位相は(１)、出力に対し直接負帰還はかかっていないものを(２)という。

反転せず, 非反転増幅回路

オペアンプの入力側に抵抗Ri、出力側に直列にキャパシタCfを接続した回路で、低域通過フィルターとしても利用されるのは(１)である。入力に直接電圧を加えると出力は直線波となり、短波形を加えると三角波が出力される。

積分回路

オペアンプの入力側にコンデンサCi、出力側に直列に抵抗Rfを接続した回路で、高域通過フィルターとして利用されるのは(１)である。入力に短波形を加えると、入力波形の変化した部分がパルス波としめ出力される。

微分回路

オペアンプの応用回路であり、増幅率が"1倍"の(１)であるのは、(２)である。信号源の出力インピーダンスの大きさや、負荷抵抗の大きさに関わらず、入力信号とまったく同じ大きさの出力信号が得られる。

非反復増幅回路, ボルテージフォロワ

オペアンプの応用回路であり、複数の入力端子からの信号をアナログ的に加算する回路は(１)である。

加算回路

オペアンプの特徴として、2つの入力端子間の電位差を増幅するという機能を持っており、オペアンプそのものの働きもいえる(１)は、2つの入力端子に共通に加わる同じ位相の信号─(２)電圧は抑制し、2つの入力端子間の逆位相の電位差─(３)のみを増幅する機能を持つ。 (１)の性能の良さは、AcとAdの比率、すなわち(４)として表され、(５)ほど良い。

差動増幅回路, 同相, 逆相, 同相除去比(CMRR), 大きい

フィルタ回路 (１)ともいう。 (２)を向上させるために、特定の周波数帯域の信号を通過または除去するのに用いられる。

濾波回路, SN比

回路定数─C、Rなどによって決まる周波数より低い周波数の信号は通過させるが、それより高い周波数の信号は減衰させる回路は(１)である。通過帯域に対して信号の振幅が-3dBに減衰する周波数を高域遮断周波数という。

低域通過フィルター(LPF)

特定の周波数より高い周波数を通過させ、それより低い周波数を減衰させる回路は(１)である。通過帯域より-3dB減衰する周波数を低域遮断周波数という。

高域通過フィルター(HPF)

LPFとHPFを組み合わせた回路であり、特定の周波数から特定の周波数までの信号を通過させる回路を(１)という。

帯域通過フィルター(BPF)

特定の周波数の信号だけを除去する回路は(１)である。心電計、脳波計、筋電計には、商用交流電源の混入を除くため、50Hzまたは60Hzの(１)が組み込まれており、これは(２)と呼ばれる。

帯域除去フィルター(BEF), ハムフィルター

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交流の正の部分だけを取り出すのが(１)である。

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整流回路の中で、図の様な回路を利用するものを(１)という。

半波整流回路

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全波整流回路

平滑回路, 大きい

リップル率γ, 小さい

リップル率＝(１)(２)(３)

交流成分の大きさ(実効値), ÷, 直流成分の大きさ

増幅器

増幅器に入力信号として供給された入力電力Piと増幅器から出力信号として取り出した出力電力Poの比Po/Piを(１)という。単位は(２)。

電力増幅度, 倍

対数を用いて入出力の比を求めたものを(１)とよび、単位は(２)である。

利得(ゲイン), dB

利得を求める式 X＝(１)

20log10A

2桁, 和, 生体, 対数

周波数特性, -3dB, 低域遮断周波数, 高域遮断周波数, 帯域幅

増幅回路において、(１)はステップ上の入力電圧に対する(２)を表す指標である。

時定数, 過渡応答

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入力信号をオペアンプのマイナス端子に入力するも、出力信号が入力信号に対して(１)出力される回路を(２)という。

反転されて, 反転増幅回路

入力抵抗を高くしたい時に採用される回路で、入力Viと出力Voの位相は(１)、出力に対し直接負帰還はかかっていないものを(２)という。

反転せず, 非反転増幅回路

積分回路

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非反復増幅回路, ボルテージフォロワ

オペアンプの応用回路であり、複数の入力端子からの信号をアナログ的に加算する回路は(１)である。

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濾波回路, SN比

低域通過フィルター(LPF)

高域通過フィルター(HPF)

LPFとHPFを組み合わせた回路であり、特定の周波数から特定の周波数までの信号を通過させる回路を(１)という。

帯域通過フィルター(BPF)

帯域除去フィルター(BEF), ハムフィルター

第4章 アナログ回路

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第4章　アナログ回路

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