電験三種 機械 2024年度 上期 問18(b)
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数の表現法について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (b) 8ビットの固定長で,正負のある2進法の数値を表現する場合,次のような①及び②で示す方式がある。また,D-Aコンバータにおいては次の③で示す方式が用いられる。①最上位ビット(左端のビット,以下MSBという)を符号ビットとして,残りのビットでその数の絶対値を表す方式は,絶対値表示方式と呼ばれる。この場合,MSB=0が正(+),MSB=1が負(-)と約束すると,10進数の-8は(ア) となる。②7ビット長で表された正の数nに対して,-nを8ビット長のnの2の補数で表す方式がある。この方式による場合,10進数の-8は (イ) となる。この方式においても,MSB=1は負の整数,MSB=0は正の整数を示すことになる。この方式は,2進数の減算に適している。③D-Aコンバータでは,ディジタル入力量とアナログ出力量が比例の関係にある。8ビットのD-Aコンバータではディジタル入力量として,(1000 0000)2を与えた場合に,0.0000Vが出力されるようにしたオフセット・バイナリ・コードを用いることが多い。この場合,出力電圧が正のときは,MSB=1となり,負のときは,MSB=0となる。ディジタル入力値が(0000 0000)2のときのアナログ出力値が-5.0000Vであるオフセット・バイナリ・コードのD-Aコンバータでは,ディジタル入力値が(0111 1000)2のときの出力電圧値は (ウ) Vとなる。上記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。(ア) (イ) (ウ)
正解と解説
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(1000 1000)2 (1111 1000)2-0.3125
(ア)絶対値表示方式では最上位ビットを符号(負なら1)とし、残り7ビットで絶対値8=000 1000を表すので−8は(1000 1000)₂である。(イ)2の補数方式では8=(0000 1000)₂の各ビットを反転して(1111 0111)₂とし、1を加えて(1111 1000)₂となる。(ウ)オフセット・バイナリでは入力(0000 0000)₂が−5.0000V、(1000 0000)₂すなわち10進128が0Vなので1LSB当たり5/128=0.0390625Vであり、入力(0111 1000)₂=120に対する出力は−5+120×0.0390625=−0.3125Vとなる。