【R4 下期 電験3種 理論 問14】デジタル信号処理における標本化定理と量子化誤差及びノイズ耐性に関する論説問題

みなさん、こんにちは!

ブリュの公式ブログ.org(for Academic Style)にお越しいただきまして、ありがとうございます!

この記事では、令和4年度 下期 電験3種 理論 問14の過去問解説をします。

令和4年度 下期 電験3種 理論 問14 問題文

データ変換に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)アナログ量を忠実に再現するために必要な標本化の周期の上限は、再現したいアナログ量の最高周波数により決まる。

(2)量子化において、一般には数値に誤差が生じる。

(3)符号化では、量子化された数値が 2 進符号などのディジタル信号に変換される。

(4)ディジタル量は,伝送路の環境変化や伝送路で混入する雑音に強い。

(5)ディジタルオシロスコープで変化する電圧の波形を表示するには,その電圧をアナログ-ディジタル変換してからコンピュータで FFT 演算を行い,その結果を出力する。

解答・解説

この問題の正解は(5)です。

では、詳細解説をしていきます。

(1)標本化定理

アナログ値をデジタル値に変換する場合には、時間と測定値の両方を離散値にする必要があります。

ここで、時間を離散値にすることを考えていきます。

アナログ値をデジタル値に変換する場合、離散的な時間幅で刻んでデータ化するのですが、その時に標本化定理があります。

標本化定理は、元のアナログ信号の周波数の2倍の周波数の時間幅で刻んでデジタル化すれば、元の信号を複合できる定理です。

電験3種を受験する場合には、標本化定理の意味だけを知っておけば十分です。

(2)量子化誤差

アナログ値をデジタル値に変換する場合には、時間と測定値の両方を離散値にする必要があります。

ここで、測定値を離散値にすることを考えていきます。

アナログの測定値をデジタル値にする(量子化する)時には、量子化幅の間に存在する値は、より近い離散値にまとめられます。

この時生じる誤差のことを、量子化誤差といいます。

上の図で量子化誤差とは、「アナログ値の」と「デジタル値の」の間のことを言います。

(3)符号化

アナログ信号を量子化すると、離散的な物理の値が得られます。

この物理の値を、コンピュータが処理できるように規則性をもって2進数などに変換することを、符号化といいます。

(4)デジタル値の雑音耐性

デジタル値は量子化を行うので、調子化幅の範囲の雑音であれば影響を受けません。

よって、デジタル値は雑音に強いです。

(5)デジタルオシロスコープ

デジタルオシロスコープは、電気信号の時間的変化をデジタルデータに変換して内部メモリに記録し、ディスプレイ上に表示する計測器です。

デジタルオシロスコープでは、FFT演算は行っていません。

電験 過去問解説

電験の過去問解説を無料公開しています。

全ての過去問記事は、電験3種 過去問解説 年度別一覧からどうぞ。

電験2種 過去問解説

電験3種 過去問解説

スポンサーリンク

シェアする

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

フォローする