平成27年度 秋期 午前 問21

✓ これが正解イ高さの等しいパルスが等間隔に並び，パルスごとに幅（電圧が高い時間）が変わる波形。

解説

パルスの幅だけを変えて、平均の電圧を作ります。

設問は、モータの速度制御に使う PWM の駆動波形を選ばせています。四つの波形を見比べる前に、パルスで信号を作る方式が何によって分かれるのかを押さえると迷いません。変えられるのは、パルスの高さ、パルスの幅、そしてパルスが繰り返す間隔の三つです。PWM は Pulse Width Modulation の頭文字で、幅を変える方式だと名前がそのまま言っています。つまり、高さと繰り返しの間隔はそろえたまま、電圧が高い時間の長さだけが変わっている波形が当てはまります。電圧が高い時間の割合を変えると、一周期を通した平均の電圧が変わるので、モータに掛かる実効的な電圧が変わり、回転の速さが変わります。スイッチを全開か全閉のどちらかでしか使わないため、途中の電圧を作る方式より発熱が少なく、制御回路のポート出力のままで扱えます。設問が低域通過フィルタを通していないと断っているのは、角の立ったパルスのままの形を選ばせるためです。パルス幅変調という日本語の名前も、動かすのが幅であることを示しています。

ほかの選択肢はなぜ違うのか

• ア幅の等しいパルスが並び，パルスごとに高さ…：幅をそろえたまま、一つ一つの山の高さを上下させた形です。振幅を動かす変調であって、名前が示す対象とは動かしているところが正反対になります。
• ウ階段状に上下しながら，なだらかな山と谷を…：角が取れて滑らかに上下する形は、出力をならす回路を通した後や、数値から電圧を作る変換器の出力に現れます。設問はそのならす回路を経ていないと明記しているので、この形は現れません。
• エ高さの違う 2 段の階段パルスが，同じ形…：同じ形が周期ごとにそっくり繰り返されており、山の高さも山の続く長さも一定のままです。どこも動いていないため、何かを変調した信号とは言えません。