令和3年度 秋期 午前Ⅱ 問11

✓ これが正解ア（原典は図。入力 → 直列の抵抗 → 出力。出力の節点と接地の間にコンデンサ）

解説

直列の抵抗と接地側のコンデンサで、PWMの平均値を取り出します。

PWM信号は、一定の周期の中でHighになっている時間の割合（デューティ比）を変えることで値を表します。この信号から変化の速い成分を取り除いて平均値だけを残すと、デューティ比に比例したアナログ電圧が得られます。入力から直列に抵抗を通し、出力の節点と接地の間にコンデンサを入れた回路は、コンデンサが充電と放電を繰り返して電圧の変化をならすので、低い周波数だけを通すフィルタとして働きます。抵抗とコンデンサの値の積で決まる時定数をPWMの周期より十分大きくすると、出力の揺れが小さくなります。直列に抵抗、接地側にコンデンサという並びが平均値を取り出す形だと覚えておくと見分けられます。

ほかの選択肢はなぜ違うのか

• イ（原典は図。入力 → 直列のコンデンサ …：直列にコンデンサを入れ、出力と接地の間に抵抗を置いた回路は、直流分を遮って変化の速い成分を通す働きをします。PWMの平均値は直流分にあたるので、この回路ではかえって取り除かれてしまいます。
• ウ（原典は図。入力 → 直列の抵抗 → 出…：抵抗だけを直列と接地側に置いた回路は、入力電圧を抵抗の比で分けるだけの分圧回路です。周波数によって振る舞いが変わらないので、パルスの形がそのまま小さくなって出てくるだけで、平均値にはなりません。
• エ（原典は図。入力 → 直列のコンデンサ …：コンデンサだけを直列と接地側に置いた回路では、直列のコンデンサが直流分を通さないため、平均値にあたる成分が出力に届きません。容量の比で変化の成分を分けるだけで、PWMを電圧に戻す働きはしません。