一級自動車整備士 過去問 令和7年 No.3 エンジン電子制御装置
問題本文
デジタル式サーキット・テスタに関する記述として、不適切なものは次のうちどれか。
(1)
電源電圧が5Vで、抵抗値2MΩの抵抗2個を直列に接続した回路において、片方の抵抗の両端に内部抵抗11MΩのテスタ(電圧計)を接続したとき、計算で求められるテスタの表示値は、約2.2916Vになる。
(2)
テスタの直流電圧表示値が4.0000Vのとき、直流電圧計の性能表に確度が5Vレンジで「0.025+5」と記載されていた場合の実際の電圧値は3.9985V~4.0015Vの範囲になる。
(3)
NMRRとは、アースを基準とした別の電圧(ノイズなど)が測定電圧に印加された場合に、測定値に与える影響度を表しており、CMRRとは、測定電圧に別の電圧(ノイズなど)が重畳(直流に交流が乗る)している場合に、測定値に与える影響度を表している。
(4)
クレスト・ファクタとは、デジタル・テスタがもっている交流波形に対する測定能力を表すもので、交流測定時、交流波形の波高の最大値(P)と実効値(RMS)との比(最大値/実効値)を係数で示しており、三角波の場合は √3=1.732 である。
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回答
(3)
NMRRCMRRとは、アースを基準とした別の電圧(ノイズなど)が測定電圧に印加された場合に、測定値に与える影響度を表しており、CMRRNMRRとは、測定電圧に別の電圧(ノイズなど)が重畳(直流に交流が乗る)している場合に、測定値に与える影響度を表している。
解説
・電源電圧:5V
・抵抗:2MΩと2MΩを直列接続
・電圧計の内部抵抗:11MΩ
電圧計を接続していない状態では、2MΩと2MΩが直列のため電圧は均等に分圧され、それぞれの抵抗に2.5Vかかります。
しかし、本問では一方の2MΩ抵抗に電圧計が接続されるため、回路条件が変わり測定している2MΩ抵抗と電圧計の内部抵抗11MΩは並列接続になります。
そのため、この部分の合成抵抗は次のように求めます。
1 / R = 1 / 2MΩ + 1 / 11MΩ
= (11+2) / 22MΩ
= 13 / 22MΩ
したがって、R ≒ 1.6923MΩ です。
次に、この合成抵抗と残りの2MΩが直列になります。
したがって回路全体の抵抗は次のとおりです。
2MΩ + 1.6923MΩ = 約3.6923MΩ です。
この回路に5Vを印加した場合、電圧計が接続されている側の電圧は分圧により次のように求められます。
V = 5V × (1.6923 / 3.6923)≒ 2.2916V です。
したがって、テスタの表示値は約2.2916Vとなり正しいです。
(2)
確度「0.025+5」は、「表示値の±0.025%」と「最小表示桁5カウント分」の誤差を表しています。
まず、表示値4.0000Vに対する±0.025%の誤差は、4.0000 × 0.025% = ±0.0010V です。
次に、最小表示桁が0.0001V(5Vレンジで4桁表示)であるため、5カウント分の誤差は0.0001V × 5 = ±0.0005V となります。
したがって、全体の誤差は±0.0010V + ±0.0005V = ±0.0015V となり、
実際の電圧は4.0000V ± 0.0015V = 3.9985V~4.0015V の範囲になります。
以上より、この記述は正しいです。
(3)
NMRR(Normal Mode Rejection Ratio)は、測定入力に重畳されたノイズ(主に直流信号に重なった交流成分)に対して、どの程度影響を受けにくいかを示す指標です。つまり、測定電圧に別の電圧(ノイズなど)が重なっている場合の影響度を表します。
一方、CMRR(Common Mode Rejection Ratio)は、測定回路の両入力に共通して加わる電圧(アース基準でのノイズなど)をどの程度除去できるかを示す指標です。すなわち、アースを基準とした共通ノイズの影響度を表します。
しかし設問では、この2つの説明が入れ替わっており、NMRRを共通ノイズ、CMRRを重畳ノイズとして説明しているため誤りです。
(4)
クレスト・ファクタとは、交流波形における最大値(ピーク値)と実効値(RMS)の比を表したもので、テスタがどのような波形まで正しく測定できるかを示す重要な指標です。
具体的には、クレスト・ファクタは
最大値 ÷ 実効値(P/RMS)
で求められます。
三角波の場合、実効値は最大値の1/√3倍となるため、
クレスト・ファクタは
P ÷ (P/√3) = √3 となり、約1.732となります。
この値は波形ごとに異なり、例えば正弦波では約1.414となるため、クレスト・ファクタの値によって測定難易度が変わります。
以上より、三角波のクレスト・ファクタが√3(約1.732)であるという記述は正しいです。
まとめ
この問題は(3)が不適切な選択肢でした。
CMRRとNMRRの説明が逆となっています。

