集積回路設計

科目基礎情報

学校	旭川工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	集積回路設計
科目番号	0017	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	生産システム工学専攻	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	講義プリント
担当教員	平 智幸

到達目標

1. 集積回路の構成や基本素子の働きが説明できる。
2. PLA による論理回路の設計ができる。
3. ハードウェア記述言語を用いて論理回路を設計できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	集積回路の構成や基本素子の働き を正しく説明できる。	集積回路の構成や基本素子の働 きを説明できる。	集積回路の構成や基本素子の働き を説明できない。
評価項目2	PLA による論理回路の設計を正しく できる。	PLA による論理回路の設計をでき る。	PLA による論理回路の設計をでき ない。
評価項目3	ハードウェア記述言語を用いて論理 回路を正しく設計できる。	ハードウェア記述言語を用いて論 理回路を設計できる。	ハードウェア記述言語を用いて論理 回路を設計できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (生産システム工学専攻の教育目標) （生産システム工学専攻の教育目標）

学習・教育到達度目標 (専攻科の教育目標) （専攻科の教育目標）

教育方法等

概要:

　電子回路は、能動素子を用いて電子機器を作るための学問分野である。この電子回路は、現在ほとんどが集積回路によっ
て構成されていると言っても過言ではない。集積回路設計では、この集積回路の設計法を主に取り扱う。従って、到達目標は、
基本的なPLA の論理回路設計ができることである。

授業の進め方・方法:

　最初に、集積回路の回路設計、論理設計を学び小規模なPLD の設計ができるようになる。
次に、ハードウェア記述言語を学びPLD、FPGA の論理設計について学ぶ。

注意点:

・教育プログラムの学習・教育到達目標は，D-1，D-2とする。
・自学自習時間（60時間）は，日常の授業（30時間）に対する予習復習，レポート課題の解答作成時間，試験のための学習時間を総合したものとする。
・評価については，合計点数が60点以上で単位修得となる。その場合，各到達目標の到達レベルが標準以上であること，教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目を満たことが認められる。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	1．電子回路概説 －　半導体、ダイオード、トランジスタ回路　－	半導体の基本的性質について説明できる。 ダイオードやトランジスタを用いた電子回路を読むことができる。
		2週	2．集積回路の基礎	集積回路の分類等の全体像を説明できる。
		3週	3.集積回路の基本素子 －　モノシッリク抵抗、モノシリック容量　－	集積回路の中で、抵抗と容量をどう作るかを説明できる。
		4週	3.集積回路の基本素子 －　MOSトランジスタ　－	MOSトランジスタの電流電圧特性とスイッチング作用が説明できる。
		5週	3.集積回路の基本素子 　－　論理の転送　－	MOSトランジスタによる論理１と論理０の転送が説明できる。
		6週	４．回路設計 －　インバータ、論理回路と相補型回路　－	インバータの動作をMOSトランジスタの特性から説明できる。また、論理回路と相補型論理回路が構成できる。
		7週	４．回路設計 －　擬似ｎMOS,ダイナミック回路　－ 次週、小テストを行う。	相補型論理回路を擬似ｎMOSやダイナミック回路に書き換えれる。
		8週	５．論理設計 －　ALU の構成　－	加算の原理を用いてALUを構成できる。
	2ndQ
		9週	５．論理設計 －　ALU の構成　－	加算の原理を用いてALUを構成できる。
		10週	５．論理設計 －　PLAの設計　－	PLA回路の接続表を求めることができる。
		11週	６．レイアウト設計	反復改良法によって、最適配置を導ける。
		12週	７．故障診断	故障差関数を用いた故障検出ができる。
		13週	８．Verilog-HDLによる論理回路設計	ハードウエア記述言語によって論理回路を記述できる。
		14週	８．Verilog-HDLによる論理回路設計	Verilog-HDLによって電卓の機能を実現できる。
		15週	８．Verilog-HDLによる論理回路設計	Verilog-HDLによって電卓の機能を実現できる。
		16週	期末試験	学んだ知識を確認できる。

評価割合

	試験	小テスト・レポート	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	60	40	0	0	0	0	100
基礎的能力	20	10	0	0	0	0	30
専門的能力	40	30	0	0	0	0	70
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0