工担二級デジタル「電気通信技術の基礎」一問一答(全30問)

正解：b. 6Ω

正解は「6Ω」。12Ωと6Ωの並列部分は (12×6)/(12+6)=4Ωであり、これに直列の2Ωを加えて4+2=6Ωとなる。「4Ω」は誤り。並列部分の4Ωだけを答えており、直列に接続された2Ωを加え忘れている。「8Ω」は誤り。並列部分を小さい方の6Ωとみなして2+6とした値で、並列合成が4Ωになることと合わない。「20Ω」は誤り。すべて直列とみなして12+6+2とした値で、並列接続の扱いが誤っている。

正解：d. 80W

正解は「80W」。消費電力はP=I²Rで求められ、P=2²×20=80Wとなる。電圧は V=IR=40V なので、P=VI=40×2=80Wとしても同じ結果になる。「4W」は誤り。電流の2乗だけを計算した値で、抵抗の20Ωを掛けていない。「10W」は誤り。抵抗を電流で割った値(20÷2)で、電力の式になっていない。「40W」は誤り。I×R=40は電圧(V)の値であり、電力ではない。単位もVになる。

正解：b. 1.5A

正解は「1.5A」。a-b間の電圧をVとすると、第1・第2の枝路の電流は(14-V)/2、(6-V)/3、第3の枝路は V/6 である。電流則から (14-V)/2+(6-V)/3=V/6。両辺に6を掛けて 42-3V+12-2V=V、よってV=9V。第3の枝路の電流は9/6=1.5Aとなる。「1.0A」は誤り。第2の枝路の電流の大きさ(|6-9|/3=1A)で、第3の枝路の電流ではない。「2.5A」は誤り。第1の枝路の電流((14-9)/2=2.5A)で、第3の枝路の電流ではない。「3.5A」は誤り。第1の枝路の2.5Aに第2の枝路の1Aを加えた値。第2の枝路の電流は電池に向かって流れ込む向き(符号が負)なので、加えるのではなく差し引く(2.5-1=1.5A)。

正解：d. 6μF

正解は「6μF」。3μFと6μFの直列部分は (3×6)/(3+6)=2μFとなる。コンデンサの並列接続では静電容量をそのまま加えるので、2+4=6μFとなる。「1.3μF」は誤り。3つすべてを直列とみなした値(約1.33μF)で、4μFが並列であることを反映していない。「2μF」は誤り。直列部分の2μFだけを答えており、並列の4μFを加えていない。「4μF」は誤り。並列の4μFだけを答えており、直列部分の2μFを加えていない。

正解：c. 1mJ

正解は「1mJ」。静電エネルギーはW=(1/2)CV²で求められ、W=(1/2)×20×10⁻⁶×10²=1×10⁻³J=1mJとなる。「0.1mJ」は誤り。(1/2)CVとして電圧を2乗していない値(0.1mJ)で、式が誤っている。「0.2mJ」は誤り。Q=CVで求めた電荷200μCの数値に基づく値で、エネルギーではなく単位も異なる。「2mJ」は誤り。CV²として(1/2)を掛け忘れた値である。

正解：b. 600W

正解は「600W」。インピーダンスは√(6²+8²)=10Ωなので、電流は100/10=10Aとなる。有効電力は抵抗だけで消費されるため、P=I²R=10²×6=600Wとなる(力率0.6を皮相電力1000VAに掛けても同じ)。「360W」は誤り。皮相電力1000VAに力率0.6を2回掛けた値で、力率の使い方が誤っている。「800W」は誤り。I²X=10²×8で求めた無効電力(800var)であり、有効電力ではない。「1000W」は誤り。電圧と電流の積(皮相電力1000VA)で、力率を掛けていない。

正解：a. 10Ω

正解は「10Ω」。リアクタンス分は誘導性と容量性が打ち消し合い、15-9=6Ωとなる。したがってインピーダンスは√(8²+6²)=10Ωとなる。「14Ω」は誤り。8+(15-9)と算術和を取った値で、抵抗分とリアクタンス分は直角の関係にあるため単純に加えられない。「17Ω」は誤り。√(8²+15²)として容量性リアクタンスを無視した値である。「32Ω」は誤り。8+15+9とすべてを加えた値で、容量性リアクタンスが誘導性と逆向きであることを無視している。

正解：c. 1/6倍

正解は「1/6倍」。共振周波数はf₀=1/(2π√(LC))であり、LC の積に対して1/√(LC)で変化する。LCは4×9=36倍になるので、共振周波数は1/√36=1/6倍となる。「1/36倍」は誤り。LCの積36の逆数をそのまま使った値で、平方根を取っていない。「1/13倍」は誤り。LとCの倍率を足した4+9=13の逆数としており、積ではなく和で扱っている。「6倍」は誤り。1/√(LC)ではなく√(LC)の倍率としており、LC が増えると共振周波数は下がることに反している。

正解：d. 200V

正解は「200V」。共振角周波数はω₀=1/√(LC)=1/√(0.1×10×10⁻⁶)=1000rad/sである。容量性リアクタンスは1/(ω₀C)=1/(1000×10×10⁻⁶)=100Ω、共振時のインピーダンスはRだけなので電流は20/10=2Aとなる。よってコンデンサの電圧は2×100=200Vとなり、電源電圧の10倍に達する。「2V」は誤り。共振時の電流の大きさ(2A)の数値であり、電圧ではない。「20V」は誤り。電源電圧そのものの値で、共振時にコンデンサやコイルの電圧が電源電圧より大きくなることを見落としている。「100V」は誤り。容量性リアクタンス(100Ω)の数値であり、これに電流2Aを掛けていない。

正解：a. 多数キャリアは自由電子で、5価の元素を不純物として加えて作られる

正解は「多数キャリアは自由電子で、5価の元素を不純物として加えて作られる」。n形半導体は、シリコンなどの真性半導体に5価の元素(リンなど)を加えたもので、余った電子が自由電子となり多数キャリアになる。「多数キャリアは正孔で、5価の元素を不純物として加えて作られる」は誤り。5価の元素を加えると自由電子が多くなるので、多数キャリアを正孔とする組合せが誤り。「多数キャリアは自由電子で、3価の元素を不純物として加えて作られる」は誤り。3価の元素(ホウ素など)を加えて作るのはp形半導体であり、n形ではない。「多数キャリアは正孔で、3価の元素を不純物として加えて作られる」は誤り。多数キャリアが正孔で3価の元素を加えて作られるのはp形半導体の説明である。

正解：d. p形側を正、n形側を負にする順方向では、空乏層が狭くなり大きな電流が流れる

正解は「p形側を正、n形側を負にする順方向では、空乏層が狭くなり大きな電流が流れる」。p形側に正、n形側に負の電圧を加える順方向では、空乏層が狭くなって電流が流れやすくなり、大きな電流が流れる。「p形側を負、n形側を正にする順方向では、空乏層が狭くなり大きな電流が流れる」は誤り。p形側を負にするのは逆方向の極性であり、順方向の説明になっていない。「p形側を正、n形側を負にする逆方向では、空乏層が広がり大きな電流が流れる」は誤り。p形側を正にするのは順方向の極性である。また、空乏層が広がる逆方向では電流はほとんど流れない。「p形側を負、n形側を正にする逆方向では、空乏層が狭くなり大きな電流が流れる」は誤り。逆方向では空乏層が広がるので、狭くなって大きな電流が流れるという部分が誤り。

正解：a. 4mA

正解は「4mA」。ツェナーダイオードは降伏領域で電流が変化しても両端電圧がほぼ一定になる性質をもち、定電圧回路に用いられる。直列抵抗の電圧は12-8=4Vなので、電流は4V/1kΩ=4mAとなる。「8mA」は誤り。ツェナー電圧8Vを抵抗1kΩで割った値で、抵抗にかかる電圧は8Vではなく4Vである。「12mA」は誤り。入力電圧12Vを抵抗で割った値で、ツェナーダイオードの電圧降下を差し引いていない。「20mA」は誤り。12Vと8Vを足した20Vを抵抗で割った値で、電圧の引き算ではなく足し算をしている。

正解：b. 2mA

正解は「2mA」。コレクタ電流は、直流電流増幅率とベース電流の積で表され、IC=100×20μA=2000μA=2mAとなる。「0.2mA」は誤り。桁を誤った値で、2000μAを2mAでなく0.2mAとしている。「2.02mA」は誤り。ベース電流とコレクタ電流を足したエミッタ電流(2.02mA)であり、コレクタ電流ではない。「20mA」は誤り。2000μAを20mAとしており、単位換算で桁を誤っている。

正解：d. フラッシュメモリは、電源を切っても記憶内容が保持される不揮発性メモリで、電気的に書き換えができる

正解は「フラッシュメモリは、電源を切っても記憶内容が保持される不揮発性メモリで、電気的に…」。フラッシュメモリは電源を切っても内容が消えない不揮発性メモリであり、電気的な書き換えができるため、USBメモリなどに使われる。「SRAMは、コンデンサに蓄えた電荷で情報を記憶するため、一定時間ごとにリフレッシ…」は誤り。コンデンサの電荷で記憶してリフレッシュが必要なのはDRAMであり、SRAMの説明ではない。「DRAMは、フリップフロップ回路で情報を記憶するため、リフレッシュ動作が不要で高…」は誤り。フリップフロップ回路で記憶しリフレッシュが不要なのはSRAMであり、DRAMの説明ではない。「マスクROMは、使用者が電気的に何度でも内容を書き換えることができる不揮発性メモリである」は誤り。マスクROMは製造時に内容が固定され、使用者が書き換えることはできない。

正解：a. A'+B'

正解は「A'+B'」。ド・モルガンの定理により、論理積の否定は、各変数の否定の論理和に等しい。(A・B)'=A'+B' となる。「A'・B'」は誤り。A'・B'は(A+B)'に等しく、論理和の否定の展開結果である。論理積の否定ではない。「A+B」は誤り。論理和であり、A=B=1のとき(A・B)'は0だがA+Bは1になり、一致しない。「A・B」は誤り。否定を外した元の論理積であり、すべての入力の組合せで(A・B)'と出力が逆になる。

正解：c. A+B

正解は「A+B」。A+A'・B=(A+A')・(A+B)=1・(A+B)=A+B となる。真理値表でも、A=1のときX=1、A=0のときX=Bであり、A+Bと一致する。「A」は誤り。A+A・B=A という吸収則と混同している。A=0、B=1のときX=1となり、Aだけでは一致しない。「B」は誤り。A=1、B=0のときXは1になるが、Bは0なので一致しない。「A・B」は誤り。A=1、B=0のときXは1になるが、A・Bは0なので一致しない。

正解：a. (0,0)と(1,1)

正解は「(0,0)と(1,1)」。A・Bは(1,1)で1、A'・B'は(0,0)で1となる。したがって、Xが1になるのは(0,0)と(1,1)の場合で、2つの入力が一致したときに1を出力する一致回路(排他的論理和の否定)である。「(0,1)と(1,0)」は誤り。2つの入力が異なるときに1となる排他的論理和の組合せで、本問の式とは逆である。「(0,1)と(1,1)」は誤り。B=1のときに1になる組合せで、(0,1)ではA'・B'もA・Bも0なので、Xは0になる。「(0,0)と(1,0)」は誤り。(1,0)ではA・Bが0、A'・B'も0なので、Xは0になる。

正解：d. 論理和(OR)

正解は「論理和(OR)」。入力端子を共通にしたNAND素子は否定(NOT)として働くので、G1の出力はA'、G2の出力はB'となる。G3の出力はX=(A'・B')'で、ド・モルガンの定理によりA+Bとなり、論理和(OR)である。「論理積(AND)」は誤り。論理積(AND)は(A・B)の形であり、本問の出力(A'・B')'をド・モルガンの定理で展開してもA+Bとなって一致しない。「否定論理積(NAND)」は誤り。AとBのNANDは(A・B)'であるが、本問のG3にはA'、B'が入力されるので、出力は(A'・B')'=A+Bとなり一致しない。「否定論理和(NOR)」は誤り。NORは(A+B)'=A'・B'であり、本問のG3の入力側の値に相当する。G3はこれをさらに否定するので、出力はNORではない。

正解：c. B6

正解は「B6」。2進数を下位から4桁ずつに区切ると、1011と0110になる。1011は10進数の11でB、0110は6なので、16進数ではB6となる。「6B」は誤り。上位と下位の4桁を入れ替えて読んだ値である。「A6」は誤り。上位の1011を10(A)と読んだ値で、1011は11(B)である。「D6」は誤り。上位の1011を逆順の1101(13=D)と読んだ値である。

正解：a. 9dB

正解は「9dB」。電力比は16/2=8倍である。電力利得は10log₁₀8=10×3×log₁₀2=10×3×0.30=9dBとなる。「12dB」は誤り。16倍(10log₁₀16=12dB)に対応する値で、出力電力を16倍として計算している。「18dB」は誤り。電力の比に電圧・電流用の20log₁₀を使った値(20log₁₀8=18dB)である。「80dB」は誤り。電力比8に10を掛けただけの値で、対数を取っていない。

正解：c. 26dB

正解は「26dB」。電圧比は2/0.1=20倍である。電圧利得は20log₁₀20=20×(log₁₀2+log₁₀10)=20×(0.30+1)=26dBとなる。「13dB」は誤り。電力用の10log₁₀を電圧比に使った値(10log₁₀20=13dB)である。電圧比には20log₁₀を使う。「20dB」は誤り。電圧比の20をそのままdBの値としており、対数を取っていない。「40dB」は誤り。電圧比20に2を掛けた値で、対数を取っていない。

正解：b. 2dBm

正解は「2dBm」。絶対レベル(dBm)に対して、損失は引き、利得は加える。10-20+12=2dBmとなる。「-22dBm」は誤り。損失だけでなく利得も引いた値(10-20-12)で、増幅器の利得は加えなければならない。「18dBm」は誤り。損失を加えて利得を引いた値(10+20-12)で、符号が逆になっている。「42dBm」は誤り。損失も利得もすべて加えた値(10+20+12)で、損失は引かなければならない。

正解：c. 0.5

正解は「0.5」。電圧反射係数は(ZL-Z₀)/(ZL+Z₀)で表される。(150-50)/(150+50)=100/200=0.5となる。「-0.5」は誤り。分子の引き算の向きを逆にした(Z₀-ZL)/(ZL+Z₀)の値で、符号が逆になっている。「1/3」は誤り。Z₀/ZL=50/150の値で、反射係数の式になっていない。「2」は誤り。分母を(ZL+Z₀)でなくZ₀として(ZL-Z₀)/Z₀を計算した値で、反射係数は1以下になる。

正解：b. 33dB

正解は「33dB」。電力比は4mW/2μW=4×10⁻³/(2×10⁻⁶)=2000倍である。SN比は10log₁₀2000=10×(log₁₀2+3)=10×3.30=33dBとなる。「23dB」は誤り。電力比を200倍として計算した値(10log₁₀200=23dB)で、ミリとマイクロの換算で桁を1つ誤っている。「36dB」は誤り。電力比を4000倍として計算した値で、4mWを2μWの代わりに1μWで割っている。「66dB」は誤り。電力比に電圧用の20log₁₀を使った値(20log₁₀2000=66dB)である。電力比には10log₁₀を使う。

正解：a. 周波数偏移変調(FSK)

正解は「周波数偏移変調(FSK)」。デジタル信号に応じて搬送波の周波数を切り替える方式は、周波数偏移変調(FSK)である。「振幅偏移変調(ASK)」は誤り。ASKは搬送波の振幅を切り替える方式である。「位相偏移変調(PSK)」は誤り。PSKは搬送波の位相を切り替える方式である。「直交振幅変調(QAM)」は誤り。QAMは搬送波の振幅と位相の両方を変化させる方式である。

正解：c. 64kbit/s

正解は「64kbit/s」。標本化定理により、標本化周波数は信号の最高周波数の2倍以上でなければならない。最小値は4kHz×2=8kHzとなる。1秒間に8000標本を8ビットで符号化するので、8000×8=64000bit/s=64kbit/sである。「8kbit/s」は誤り。標本化周波数(8kHz)の数値であり、1標本あたりのビット数を掛けていない。「32kbit/s」は誤り。標本化周波数を最高周波数と同じ4kHzとして4000×8とした値で、標本化周波数は2倍必要である。「128kbit/s」は誤り。標本化周波数を16kHzとした値で、最小値の8kHzの2倍になっている。

正解：a. 時分割多重(TDM)

正解は「時分割多重(TDM)」。時間軸を分割してタイムスロットを割り当てる方式は、時分割多重(TDM)である。「周波数分割多重(FDM)」は誤り。FDMは信号ごとに異なる周波数帯を割り当てる方式である。「波長分割多重(WDM)」は誤り。WDMは光信号に異なる波長を割り当てて1本の光ファイバで伝送する方式である。「符号分割多重(CDM)」は誤り。CDMは信号ごとに異なる符号で拡散して同じ周波数帯を共用する方式である。

正解：c. 9600bit/s

正解は「9600bit/s」。16値QAMは1シンボルで16通り(2⁴)を表現できるため、1シンボルあたり4ビットを送れる。ビットレートは2400×4=9600bit/sとなる。「2400bit/s」は誤り。変調速度の数値そのままで、1シンボルあたりのビット数を掛けていない。「4800bit/s」は誤り。1シンボルあたり2ビット(4値)として計算した値で、16値は4ビットである。「38400bit/s」は誤り。16値だから16倍するとした値で、ビット数は値の数の対数(4ビット)になる。

正解：d. 200THz

正解は「200THz」。周波数は、光速を波長で割って求める。f=3×10⁸/(1.5×10⁻⁶)=2×10¹⁴Hz=200THzとなる(1THz=10¹²Hz)。「0.2THz」は誤り。波長を1.5mmとして計算した値で、μ(10⁻⁶)をm(10⁻³)と読み誤っている。「2THz」は誤り。波長を150μmとして計算した値で、桁を誤っている。「20THz」は誤り。波長を15μmとして計算した値で、桁を1つ誤っている。

正解：b. 0.8

正解は「0.8」。光は屈折率の大きいコアから小さいクラッドへ進むとき、入射角が臨界角以上になると全反射する。臨界角ではsinθc=n₂/n₁であり、1.20/1.50=0.8となる。「0.3」は誤り。屈折率の差(1.50-1.20)の値で、臨界角の式になっていない。「1.25」は誤り。n₁/n₂=1.25と分母・分子を逆にした値で、正弦は1を超えないので不適切。「1.8」は誤り。屈折率の積(1.50×1.20)の値で、臨界角の式になっていない。