A問題
上期
電験三種 理論 2022年度 上期 問13
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次の文章は,図1の回路の動作について述べたものである。図1は,演算増幅器(オペアンプ)を用いたシュミットトリガ回路である。この演算増幅器には+5Vの単電源が供給されており,0Vから5Vまでの範囲の電圧を出力できるものとする。図1図2・出力電圧voutは0~5Vの間にあるため,演算増幅器の非反転入力の電圧v [V]は(ア) の間にある。・入力電圧vinを0Vから徐々に増加させると,vinが (イ) Vを上回った瞬間,voutは5Vから0Vに変化する。・入力電圧vinを5Vから徐々に減少させると,vinが (ウ) Vを下回った瞬間,voutは0Vから5Vに変化する。・入力vinに対する出力voutの変化を描くと,図2のような (エ) を示す特性となる。上記の記述中の空白箇所(ア)~(エ)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) (エ)
正解と解説
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正解 5
2~3 3 2 ヒステリシス
図1では非反転入力v⁺の節点に、5Vへの10kΩ、接地への10kΩ、出力voutへの20kΩの3本が集まっている。重ね合わせ(ミルマンの定理)よりv⁺=(5/10+vout/20)÷(1/10+1/10+1/20)で、vout=0Vのときv⁺=2V、vout=5Vのときv⁺=3Vとなるので(ア)は2~3Vである。入力vinは反転入力に加わるので、vout=5V(このときv⁺=3V)の状態からvinを上げていくとvinが3Vを超えた瞬間に出力は0Vへ反転し、するとv⁺が2Vへ下がるため、今度はvinを2V未満まで下げないと5Vへは戻らない。したがって(イ)3V、(ウ)2Vで、しきい値が出力状態によって異なる図2のようなヒステリシス特性となる。