概要:
電子回路の基礎として,非線形性を有する半導体素子の動作原理,ダイオードを含む回路の動作,トランジスタによる増幅回路の電圧・電流増幅度,hパラメータを用いた等価回路の電圧・電流増幅度・入出力抵抗の計算法,増幅度と利得の関係,低周波小信号増幅回路などについて学習する。
授業の進め方・方法:
2年時の電気回路で学んだ回路解析手法をベースにして講義をすすめる。必要に応じて繰り返し演習や復習をしながら学習を進める。電流が流れる直,並列回路について,電流,電圧とインピーダンスの関係をしっかり理解出来るように丁寧に解説する。
注意点:
pn接合ダイオードやバイポーラトランジスタは非線形素子であるため,回路をモデル化するとともに,その動作を物理的に理解するよう心がけることが大切である。
回路の解析においては,直流と交流信号とで分けて考える事,周波数で分けて考える事,等価回路を適切に用いて考える事など,演習問題を通して,十分に理解するように心がけて欲しい。
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 4 | 前1 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 瞬時値を用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 | 3 | |
フェーザを用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 | 3 | |
インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
正弦波交流の複素表示を説明し、これを交流回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
電荷と電流、電圧を説明できる。 | 2 | |
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | |
重ねの理を説明し、直流回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 2 | |
合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | |
電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 2 | |
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 2 | |
正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 2 | |
R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。 | 2 | |
重ねの理やテブナンの定理等を説明し、これらを交流回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 3 | |
理想変成器を説明できる。 | 3 | |
電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 3 | 前3,前4 |
バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。 | 3 | 前5,前6,後9 |
FETの特徴と等価回路を説明できる。 | 4 | 後9 |
利得、周波数帯域、入力・出力インピーダンス等の増幅回路の基礎事項を説明できる。 | 3 | 前11,前12,後1,後9,後11,後12,後13,後14 |
トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。 | 4 | 前14,後3,後4,後5 |
電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 4 | 前1 |
エレクトロンボルトの定義を説明し、単位換算等の計算ができる。 | 4 | 前1 |
原子の構造を説明できる。 | 4 | 前1 |
パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 4 | 前1 |
結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | 前1 |
金属の電気的性質を説明し、移動度や導電率の計算ができる。 | 4 | 前1 |
半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。 | 4 | 前2,前3 |
バイポーラトランジスタの構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてバイポーラトランジスタの静特性を説明できる。 | 4 | 前5,前6,前9,前10 |
情報系分野 | その他の学習内容 | オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。 | 3 | 前12 |
トランジスタなど、ディジタルシステムで利用される半導体素子の基本的な特徴について説明できる。 | 3 | 前5 |