電験三種 電験三種の過去問解説

【ヒント掲載で使い易い】電験三種(理論)の過去問題集2019★動画と図でやさしく解説

2019年10月28日

電験三種の過去問解説(理論):2019年(令和元年)問13
負帰還増幅回路(論説)

図のように電圧増幅度Av(>0)の増幅回路と帰還率β(0<β≦1)の帰還回路からなる負帰還増幅回路がある。この負帰還増幅回路に関する記述として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし、帰還率βは周波数によらず一定であるものとする。

(1)負帰還増幅回路の帯域幅は、負帰還をかけない増幅回路の帯域幅より狭くなる。
(2)電源電圧の変動に対して負帰還増幅回路の利得は、負帰還をかけない増幅回路よりも不安定である。
(3)負帰還をかけることによって、増幅回路の内部で発生するひずみや雑音が増加する。
(4)負帰還をかけない増幅回路の電圧増幅度Avと帰還回路の帰還率βの積が1より十分小さいとき、負帰還増幅回路の電圧増幅度は帰還率βの逆数で近似できる。
(5)負帰還増幅回路全体の利得は、負帰還をかけない増幅回路の利得よりも低下する。

出典元:一般財団法人電気技術者試験センター

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図の伝達関数

\(V_o=(V_i-βV_o)A_v\)

\(V_i:入力電圧\)
\(V_o:出力電圧\)


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過去問解説

機械科目を勉強していない方には、難しいと思います

(1)(2)(3)は誤りです。

負帰還増幅回路

  • 増幅回路の利得が一定となる領域(帯域)を広げられる
  • オペアンプの開放利得ばらつきの影響が小さくなる
  • 歪みや雑音を抑制できる

 

(4)は誤りです。

図の伝達関数

\(V_o=(V_i-βV_o)A_v\)

\(V_i:入力電圧\)
\(V_o:出力電圧\)

上記伝達関数より、電圧増幅度(出力電圧/入力電圧)の式を求めましょう。

\(V_o(1+βA_v)=V_iA_v\)

\(\displaystyle\frac{V_o}{V_i}=\displaystyle\frac{A_v}{1+βA_v}\)

 

ここで、(4)の記述より

ポイント

電圧増幅度Avと帰還回路の帰還率βの積が1より十分小さい

と記載されているため、

\(\displaystyle\frac{V_o}{V_i}=A_v\)

となる。

この式にはβが含まれておらず、βと無関係になるため、(4)の記述は誤りです。

 

(5)は正しいです。

利得比較

\(A_v\):負帰還をかけない増幅回路

\(\displaystyle\frac{A_v}{1+βA_v}\):負帰還増幅回路全体

比較すると、負帰還増幅回路全体の利得は、負帰還をかけない増幅回路の利得よりも低下します。

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