カウンタ等の設計を通じて順序論理回路の設計法を習得する。また，アナログ・ディジタル（A/D）, ディジタル・アナログ（D/A）変換器の学習を通じてアナログ回路とディジタル回路をつなぐ技術を習得する。さらに，ゲートの内部構造と電気的特性を学習する。これらを通じて小規模なディジタル回路を解析・設計できるようになることを目標とする。
概要:
基本的なフリップフロップ(F/F)であるRS-F/F，JK-F/Fについて理解し，他のF/Fの動作を学習する。カウンタ，レジスタ，シフトレジスタを理解し，データの操作を学習する。さらに，アナログ・ディジタル変換について，変換原理および回路構成を学習する。
F/Fを用いた順序論理回路の設計，アナログ・ディジタル変換の原理について修得する。
授業の進め方・方法:
授業は，講義(約６７％)と演習・実験・実習(約３３％)から構成される。
実習では，課題の答えをあらかじめ考え，それを実際の回路で確認する姿勢が大切である。すべての実験･実習には，報告書を提出させる。技術的な文書をまとめる能力を身につけることも重要である。
授業中はしっかりノートをとり，自学自習としてはテキスト，授業ノート，配布(Web)プリント資料をよく読み復習を重視すること。
注意点:
２年次の「ディジタル技術基礎」に継続する科目である。
授業を休んだ場合も，必ず欠席した部分を学習して，次の授業に備えることが大切である。
提出課題は，期限厳守であることを忘れないこと。
参考書等：
「基礎から学べる論理回路」速水治夫著（森北出版）
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
DTL NAND回路の動作解析 |
DTL NAND回路の内容を理解した上で，実験・実習を行う。
DTL NAND回路の内部状態を解析できる。
|
| 2週 |
伝達特性，負荷特性の測定１ |
伝達特性，負荷特性からDTL NAND回路の特性を説明できる。
|
| 3週 |
伝達特性，負荷特性の測定２ |
伝達特性，負荷特性からDTL NAND回路の特性を説明できる。
|
| 4週 |
ノイズマージン，ファンアウト数
演習１ |
実験･実習により動作確認をする。
DTL NAND回路の電気的特性を基に回路の利用法を習得する。また，TTL，ＣMOS NAND回路の特性を比較する。
|
| 5週 |
ノイズマージン，ファンアウト数
演習２ |
実験･実習により動作確認をする。
DTL NAND回路の電気的特性を基に回路の利用法を習得する。また，TTL，ＣMOS NAND回路の特性を比較する。
|
| 6週 |
中間試験 |
中間試験の答案返却と解説
|
| 7週 |
フリップフロップの復習 |
RS-F/F，JK-F/Fをはじめ種々のF/Fの動作を理解できる。
|
| 8週 |
非同期式/同期式カウンタ |
同期式と非同期式のカウンタの違いを理解し，順序論理回路の設計法により，同期式と非同期式のカウンタを設計する。非同期式カウンタと同期式カウンタの違いを説明できる。
|
| 2ndQ |
| 9週 |
順序論理回路の設計法１ |
カウンタを中心とする順序論理回路を解析・設計できる。
|
| 10週 |
順序論理回路の設計法２ |
カウンタを中心とする順序論理回路を解析・設計できる。
|
| 11週 |
同期式カウンタの設計１ |
カウンタを中心とする順序論理回路を解析・設計できる。
|
| 12週 |
同期式カウンタの設計２ |
カウンタを中心とする順序論理回路を解析・設計できる。
|
| 13週 |
カウンタの実験１ |
フリップフロップなどの順序回路の基本素子について，その動作と特性を説明することができる。
|
| 14週 |
カウンタの実験２ |
レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。
与えられた簡単な順序回路の機能を説明することができる。
|
| 15週 |
期末試験の返却 |
期末試験の答案返却と解説
|
| 16週 |
|
|
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
多段カウンタ |
多段カウンタ，ジョンソンカウンタ，リングカウンタの動作原理を理解できる。
|
| 2週 |
レジスタ |
レジスタの動作原理を理解できる。
|
| 3週 |
シフトレジスタ |
シフトレジスタの動作原理を理解し，設計ができ，その動作を説明できる。
|
| 4週 |
データ転送回路 |
カウンタ回路やレジスタ回路を応用して作られたデータ転送回路の種類について理解できる。
|
| 5週 |
レジスタに関する実験演習 |
カウンタ回路やレジスタ回路を応用して作られたデータ転送回路の種類について，実験・実習により動作確認をする。
|
| 6週 |
中間試験 |
中間試験の答案返却と解説
|
| 7週 |
A/D 変換器の原理 |
理想オペアンプの動作を理解し，それによりアナログ加算器が構成できることを説明できる。
|
| 8週 |
A/D,D/A変換のための実験準備
クロックパルス回路の発生クロックの計測 |
実験で使用する実験ボード、実験に必要な波形観測について準備することができる。実験結果から、発生クロックの妥当性を説明できる。
|
| 4thQ |
| 9週 |
ディジタルからアナログへの変換の動作原理１
|
R-2Rラダー形D/A変換器の動作を説明できる。
|
| 10週 |
ディジタルからアナログへの変換の動作原理２ |
逆ラダー形D/A変換器の動作を説明できる。
A/D変換器の原理が理解できる。
|
| 11週 |
A/D変換に関する実験 |
A/D変換回路の動作原理が理解・説明できる。
|
| 12週 |
アナログからディジタルへの変換の動作原理１
|
逐次比較型A/D変換器の動作を説明できる。
|
| 13週 |
アナログからディジタルへの変換の動作原理２
逐次比較型A/D変換器、計数型A/D変換器 |
逐次比較型A/D，D/A変換回路の実験・実習を行う。電気的特性や仕様・性能を理解し，その説明をすることができる。
|
| 14週 |
D/A変換に関する実験１ |
逐次比較型A/D変換器の内部動作をオシロスコープで確認できる。
逐次比較型A/D変換器を理解し，タイムチャートを用いて動作を説明できる。
|
| 15週 |
D/A変換に関する実験２ |
逐次比較型A/D変換器の内部動作をオシロスコープで確認できる。
逐次比較型A/D変換器を理解し，タイムチャートを用いて動作を説明できる。
|
| 16週 |
期末試験の返却 |
期末試験の答案返却と解説
|
| 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 | 工学基礎 | 情報リテラシー | 情報リテラシー | 論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。 | 4 | 前1 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 計測 | A/D変換を用いたディジタル計器の原理について説明できる。 | 4 | 後13 |
| オシロスコープの動作原理を説明できる。 | 4 | 後14,後15 |
| 情報系分野 | 計算機工学 | 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前1 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前1 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前1 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | 前1 |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。 | 4 | 前8 |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 4 | 後1 |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 4 | 後1 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 後1 |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 4 | 前7,前13 |
| レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。 | 4 | 後5 |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | 後5 |
| 順序回路を設計することができる。 | 4 | 後3 |
| 入出力を実現するために考案された主要な技術を説明できる。 | 4 | 後4 |
| 情報数学・情報理論 | 集合に関する基本的な概念を理解し、集合演算を実行できる。 | 4 | 前1 |
| 集合の間の関係(関数)に関する基本的な概念を説明できる。 | 4 | 前1 |
| ブール代数に関する基本的な概念を説明できる。 | 3 | 前1 |
| 論理代数と述語論理に関する基本的な概念を説明できる。 | 3 | 前1 |
| その他の学習内容 | ディジタル信号とアナログ信号の特性について説明できる。 | 4 | 後12,後13 |
| 情報を離散化する際に必要な技術ならびに生じる現象について説明できる。 | 4 | 後12,後13 |
| メディア情報の主要な表現形式や処理技法について説明できる。 | 4 | 後4 |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 電気・電子系分野【実験・実習能力】 | 電気・電子系【実験実習】 | オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。 | 4 | 後14,後15 |
| ディジタルICの使用方法を習得する。 | 4 | 後8,後11,後14,後15 |
| 情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 与えられた数値を別の基数を使った数値に変換できる。 | 3 | |
| 基礎的な論理回路を構築し、指定された基本的な動作を実現できる。 | 4 | 前14 |
| 論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。 | 4 | 前2,前3 |
| 与えられた仕様に合致した組合せ論理回路や順序回路を設計できる。 | 4 | 前12 |