令和5年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問22

テクノロジハードウェア

この問題は2023(R5)春 応用情報技術者 午前に出題されたものです。出題時点の法令・制度に基づく内容のため、現行の内容と一致しない場合があります。

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図1の電圧波形の信号を，図2の回路に入力したときの出力電圧の波形はどれか。
ここで，ダイオードの順電圧は 0V であるとする。

図1 入力信号
図の説明テキスト

「図1 入力信号」というキャプションがついた波形図。0Vの水平線を中心に、正負に振れる正弦波の波形が描かれている。

図2 回路図
図の説明テキスト

「図2 回路図」というキャプションがついた回路図。左側の上下に入力端子があり、上側のラインに抵抗が直列に接続されている。抵抗の右側から下側のライン（グランドに接地）に向けてダイオードが接続されている。ダイオードの向きはアノードが上でカソードが下である。右側の上下に出力端子がある。

解答・解説を読む

正解: 選択肢ア

図2の回路は、入力に対してダイオードが直列に接続されている半波整流回路（またはクリッパ回路の一種）です。ダイオードは、アノードからカソードの方向へは電流を通し（順バイアス）、逆方向へは電流を通さない（逆バイアス）特性を持ちます。本問では「ダイオードの順電圧は 0V0\text{V}」とされているため、電圧降下は発生しません。

  1. 入力電圧が正（++）のとき
    ダイオードに順方向の電圧がかかるため、電流が流れます（オン状態）。入力された電圧がそのまま出力側に現れるため、出力電圧の波形は入力波形と同じになります。

  2. 入力電圧が負（−-）のとき
    ダイオードに逆方向の電圧がかかるため、電流は遮断されます（オフ状態）。電流が流れないため、出力電圧は 0V0\text{V} になります。

したがって、正の期間の電圧のみがそのまま出力され、負の期間は 0V0\text{V} となる波形が正解です。

各選択肢の解説

  • ア：正の電圧だけがそのまま出力され、負の電圧が 0V0\text{V} になっているため、正解です。
  • イ：負の電圧だけが出力されている波形です。これはダイオードの向きが逆の場合の出力になります。
  • ウ：正と負の両方の電圧が出力されている波形であり、ダイオードの整流作用が反映されていません。
  • エ：一定の電圧でクリップ（切り落とし）されている波形です。ツェナーダイオード等を用いた回路の出力であり、本問の出力とは異なります。