37AM58｜第37回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

この問題のポイント

この問題では、AD変換器の分解能が問われています。

AD変換器の分解能は、入力範囲を何段階に分けるかで決まります。12 bit のAD変換器では、段階数は次のようになります。

• 2^12 = 4096 段階

解説

AD変換器は、アナログ信号をディジタル値に変換する装置です。生体計測では、心電図、脳波、圧力、流量、温度などのアナログ信号をディジタル処理するために用いられます。

分解能は、1段階あたりに相当する入力電圧の大きさです。

この問題の条件は次のとおりです。

• 入力範囲：0 ～ 8 mV
• ビット数：12 bit
• 段階数：2^12 = 4096

まず、8 mVをμVに変換します。

• 1 mV = 1000 μV
• 8 mV = 8000 μV

分解能は、入力範囲を段階数で割って求めます。

• 分解能 = 8000 μV / 4096
• 分解能 ≒ 1.95 μV

およその値としては、2 μVです。

したがって、選択肢2が正答です。

ひっかけポイント
12 bit だから 12段階ではありません。2^12 = 4096段階です。ビット数から段階数に変換してから計算します。

選択肢の確認

1．誤り。
1 μVでは小さすぎます。8000 μVを4096段階で割ると約1.95 μVになります。

2．正しい。
分解能は 8000 μV / 4096 ≒ 1.95 μV です。およそ2 μVとなるため正しいです。

3．誤り。
4 μVは、段階数を少なく見積もった場合の値です。12 bitでは4096段階に分けられるため、約2 μVです。

4．誤り。
8 μVでは大きすぎます。これは入力範囲の8 mVという数値に引っ張られた誤りです。

5．誤り。
16 μVではさらに大きすぎます。12 bitのAD変換器は4096段階で細かく分割できます。

覚えるポイント

• n bit のAD変換器の段階数は 2^n です。
• 12 bit では 4096段階です。
• 分解能は、入力範囲 / 段階数で求めます。
• 8 mV = 8000 μVです。
• この問題では、8000 μV / 4096 ≒ 2 μVです。