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第三種電気主任技術者令和6年度 上期機械問 18(b)

令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 機械 問18(b)

難度標準

問17及び問18は選択問題であり、問17又は問18のどちらかを選んで解答すること。両方解答すると採点されません。

数の表現法について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

8ビットの固定長で、正負のある2進法の数値を表現する場合、次のような①及び②で示す方式がある。また、D-Aコンバータにおいては次の③で示す方式が用いられる。

① 最上位ビット(左端のビット、以下MSBという)を符号ビットとして、残りのビットでその数の絶対値を表す方式は、絶対値表示方式と呼ばれる。この場合、MSB=0が正(+)、MSB=1が負(−)と約束すると、10進数の−8は (ア) となる。

② 7ビット長で表された正の数nに対して、−nを8ビット長のnの2の補数で表す方式がある。この方式による場合、10進数の−8は (イ) となる。この方式においても、MSB=1は負の整数、MSB=0は正の整数を示すことになる。この方式は、2進数の減算に適している。

③ D-Aコンバータでは、ディジタル入力量とアナログ出力量が比例の関係にある。8ビットのD-Aコンバータではディジタル入力量として、(1000 0000)₂を与えた場合に、0.0000Vが出力されるようにしたオフセット・バイナリ・コードを用いることが多い。この場合、出力電圧が正のときは、MSB=1となり、負のときは、MSB=0となる。

ディジタル入力値が(0000 0000)₂のときのアナログ出力値が−5.0000Vであるオフセット・バイナリ・コードのD-Aコンバータではディジタル入力値が(0111 1000)₂のときの出力電圧値は (ウ) Vとなる。

上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

(ア) 絶対値表示方式: MSBを符号ビット(0=正,1=負)、残り7ビットで絶対値を表す。

詳細Layer 2
展開

−8は負なのでMSB=1。絶対値8は7ビットの2進数で 0001000。よって全体は 1 0001000 = (1000 1000)₂。

(イ) 2の補数表示方式: まず10進数8を8ビットの2進数で表すと 00001000。全ビットを反転すると 11110111。これに1を加えると 11111000 = (1111 1000)₂。これが−8の2の補数表現である。

(ウ) オフセット・バイナリのD-Aコンバータ: 与えられた条件から、ディジタル値D=128(=(1000 0000)₂)のとき出力V=0.0000V、D=0(=(0000 0000)₂)のとき出力V=−5.0000Vという2点が分かっている。オフセット・バイナリではコード(1000 0000)₂=128を0Vの基準にするため、出力は基準からの差(D−128)に比例し、V=(D−128)×kと表せる。D=0, V=−5を代入すると −5 = (0−128)×k より k = 5/128 = 0.0390625 [V/LSB]。設問のディジタル入力 (0111 1000)₂ を10進数に変換すると 0111 1000₂ = 64+32+16+8 = 120。よって V = (120 − 128) × (5/128) = (−8) × (5/128) = −40/128 = −0.3125 [V]。

以上より (ア)=(1000 1000)₂、(イ)=(1111 1000)₂、(ウ)=−0.3125 であり、これに一致する組合せは選択肢(4)である。

各選択肢の解説

(1)

(ア)(1000 1000)₂ (イ)(1000 0111)₂ (ウ)−0.2734

(ア)(1000 1000)₂は絶対値表示方式による−8の正しい表現と一致する。しかし(イ)(1000 0111)₂は2の補数表現(正しくは(1111 1000)₂)と一致しない。また(ウ)−0.2734も正しい計算結果−0.3125と一致しない。3項目のうち1項目しか一致しないため、この組合せ全体は誤り。

(2)

(ア)(1111 1000)₂ (イ)(1000 1000)₂ (ウ)−0.3125

(ア)(1111 1000)₂は、実際には②の2の補数表現の値であり、①の絶対値表示方式による−8の表現(正しくは(1000 1000)₂)とは一致しない。(イ)(1000 1000)₂も同様に、実際には①の絶対値表示の値であり、②の2の補数表現(正しくは(1111 1000)₂)とは一致しない。(ウ)−0.3125は正しい値と一致するが、(ア)(イ)が入れ替わっているため、この組合せ全体は誤り。

(3)

(ア)(1111 1000)₂ (イ)(1000 0111)₂ (ウ)−0.3125

(ア)(1111 1000)₂は絶対値表示方式による−8の正しい表現(1000 1000)₂と一致しない(これは2の補数の値である)。(イ)(1000 0111)₂も2の補数表現の正しい値(1111 1000)₂と一致しない。(ウ)−0.3125は正しい計算結果と一致するが、(ア)(イ)が誤っているため、この組合せ全体は誤り。

(4)

(ア)(1000 1000)₂ (イ)(1111 1000)₂ (ウ)−0.3125

(ア)(1000 1000)₂は絶対値表示方式による−8の正しい表現(MSB=1、絶対値8=0001000)と一致する。(イ)(1111 1000)₂は2の補数表現による−8の正しい表現(00001000を反転し1を加えた11111000)と一致する。(ウ)−0.3125はオフセット・バイナリの比例関係から算出した出力電圧(D=120のときV=(120−128)×5/128=−0.3125)と一致する。3項目すべてが正しい値と一致するため、この組合せが正解である。

(5)

(ア)(1000 1000)₂ (イ)(1111 1000)₂ (ウ)−0.2734

(ア)(1000 1000)₂、(イ)(1111 1000)₂はいずれも正しい値と一致する。しかし(ウ)−0.2734は正しい計算結果−0.3125と一致しない。3項目のうち2項目は一致するが1項目が誤っているため、この組合せ全体は誤り。

この解説は?
AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 機械科目 問18(b)。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

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何が問われるか
本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
学習の進め方
正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
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