電験三種 令和4年度(2022) 下期 理論 問13 過去問解説
図1は，正弦波を出力しているある発振回路の構造を示している。この発振回路の帰還回路の出力端子と増幅回路の入力端子との接続を切り離し，図2のように適当な周波数の正弦波 $V_{\mathrm{i}}$ を増幅回路に入力すると，次の二つの条件が同時に満たされている。
1．増幅回路の入力電圧 $V_{\mathrm{i}}$ と帰還回路の出力電圧 $V_{\mathrm{f}}$ が (ア) である。
2．増幅回路の増幅度 $\left|\dfrac{V_{\mathrm{o}}}{V_{\mathrm{i}}}\right|$ を $A$，帰還回路の帰還率 $\left|\dfrac{V_{\mathrm{f}}}{V_{\mathrm{o}}}\right|$ を $\beta$ と表すとき， (イ) である。
図1で示される発振回路は，条件1より (ウ) 回路である。
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。
- (1) (ア) 同相 (イ) $A\beta \geqq 1$ (ウ) 正帰還
- (2) (ア) 逆相 (イ) $A\beta \leqq 1$ (ウ) 負帰還
- (3) (ア) 同相 (イ) $A\beta \lt 1$ (ウ) 負帰還
- (4) (ア) 逆相 (イ) $A\beta \geqq 1$ (ウ) 正帰還
- (5) (ア) 同相 (イ) $A\beta \lt 1$ (ウ) 正帰還
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正解は(1)
解説
【考え方】発振の条件は「戻ってくる電圧が同相（正帰還）」と「$A\beta \geqq 1$」の2つです。
■1 発振回路とは
出力の一部を入力に戻して（帰還して）、自分で波を作り続ける回路です。
■2 (ア) 位相の条件
戻ってくる電圧 $V_{\mathrm{f}}$ が、入力 $V_{\mathrm{i}}$ と同じタイミング（同相）でないと、打ち消し合って続きません。→ (ア) 同相
■3 (イ) 大きさの条件
ひと回りすると、電圧は増幅度 A 倍、帰還率 β 倍で、$A\beta$ 倍になります。
$A\beta \lt 1$ だと、回るたびに小さくなって消えてしまいます。
なので、$A\beta \geqq 1$ が必要です。→ (イ) $A\beta \geqq 1$
■4 (ウ) 帰還の種類
同相で戻して入力を強めることを、正帰還といいます。→ (ウ) 正帰還
逆相で戻して弱めるのは負帰還で、増幅回路を安定させるのに使います。
答えは(1)ピヨ。
出典：令和4年度（2022） 下期 第三種電気主任技術者試験（電気技術者試験センター）理論 問13