令和元年度 理論 第三種電気主任技術者試験 問21
問17及び問18は選択問題であり、問17又は問18のどちらかを選んで解答すること。 両方解答すると採点されません。 （選択問題） 図1は、二重積分形A-D変換器を用いたディジタル直流電圧計の原理図である。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 図1のように、負の基準電圧-Vr(Vr>0)[V]と切換スイッチが接続された回路があり、その回路を用いて正の未知電圧Vx(>0)[V]を測定する。 まず、制御回路によってスイッチがS1側へ切り換わると、時刻t=0sで測定電圧Vx[V]が積分器へ入力される。 その入力電圧Vi[V]の時間変化が図2(a)であり、積分器からの出力電圧Vo[V]の時間変化が図2(b)である。 ただし、t=0sでの出力電圧をVo=0Vとする。 時刻t1におけるVo[V]は、入力電圧Vi[V]の期間0〜t1[s]で囲われる面積Sに比例する。 積分器の特性で決まる比例定数をk(>0)とすると、時刻t=T1[s]のときの出力電圧は、Vm= (ア) [V]となる。 定められた時刻t=T1[s]に達すると、制御回路によってスイッチがS2側に切り換わり、積分器には基準電圧-Vr[V]が入力される。 よって、スイッチS2の期間中の時刻t[s]における積分器の出力電圧の大きさは、Vo=Vm- (イ) [V]と表される。 積分器の出力電圧Voが0Vになると、電圧比較器がそれを検出する。 Vo=0Vのときの時刻をt=T1+T2[s]とすると、測定電圧はVx= (ウ) [V]と表される。 さらに、図2(c)のようにスイッチS1、S2の各期間T1[s]、T2[s]中にクロックパルス発振器から出力されるクロックパルス数をそれぞれN1、N2とすると、N1は既知なのでN2をカウントすれば、測定電圧Vxがディジタル信号に変換される。 ここで、クロックパルスの周期Tsは、クロックパルス発振器の動作周波数に (エ) する。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(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。 （図1: 切換スイッチS1/S2、Vx・Vr電源、積分器、電圧比較器、制御回路、カウンタ回路、ディジタル表示器、クロックパルス発振器からなるブロック図。図2(a): 入力電圧Viの時間変化（0〜T1でVi=Vx、面積Sが網掛け表示、T1〜T1+T2で-Vr）。図2(b): 出力電圧Voの三角波形（0からVmまで増加しT1で頂点、その後0まで減少しT1+T2で0になる）。図2(c): クロックパルス列とN1・N2区間、パルス周期Ts。）
