正答2
解説
正解は2です。
入力は、ある時刻に0から一定の電圧に立ち上がり、一定時間後に0へ戻る矩形のパルスです。
出力は、立ち上がりの瞬間に入力と同じ高さまで跳ね上がり、その後ゆっくり減っていきます。
入力が0に戻る瞬間には、出力は負の方向に跳ね、その後0へ戻っていきます。
入力の急な変化だけを通し、一定の電圧は通さないこの波形は、微分回路(高域通過フィルタ)の応答です。
【選択肢別解説】
1:× 抵抗Rが直列、コンデンサCが並列の回路は積分回路(低域通過フィルタ)です。
出力は0から徐々に上がり、ゆっくり下がるため、図の出力とは異なります。
2:○ コンデンサCが直列、抵抗Rが並列の回路は微分回路です。
コンデンサは電圧の急な変化だけを伝えるため、立ち上がりで正、立ち下がりで負に跳ねて指数関数的に減衰し、図の出力と一致します。
3:× 抵抗だけの分圧回路では、出力は入力と同じ形で振幅だけが小さくなります。
図のような減衰や負の振れは生じません。
4:× コイルLが直列、抵抗Rが並列の回路は低域通過フィルタとして働きます。
出力は0から徐々に立ち上がるため、図の出力とは異なります。
5:× コイルLが直列、コンデンサCが並列の回路は低域通過フィルタで、振動を伴う応答になることがあります。
急な変化を通す図の出力とは異なります。
【ポイント】
「直列C・並列Rは微分回路で高域通過、直列R・並列Cは積分回路で低域通過」と覚えます。
生体アンプの時定数(低域遮断)は、この微分回路の原理によるものです。