到達目標
1.トランジスタに代表される電子デバイスについてその動作をしっかり説明できる.
2.トランジスタの増幅回路の基本から応用まで説明できる.
3.オペアンプの動作原理を理解し、増幅率の計算をすることができる。
4.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。
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 | トランジスタの動作原理を完全に理解し,比較的複雑な回路でも図式計算およびhパラメータを用いた等価回路から計算で増幅率を求められる. | トランジスタの増幅の原理を理解し,基本的な回路で図式計算およびhパラメータを用いた等価回路から計算で増幅率を求められる. | トランジスタの増幅の原理が理解できない. |
評価項目2 | トランジスタのRC結合,トランス結合,直接結合増幅回路を完全に理解し,増幅率を計算で具体的に求められる. | トランジスタのRC結合,トランス結合,直接結合増幅回路についてその基本動作を理解し,増幅率などの計算ができる. | トランジスタのRC結合,トランス結合,直接結合増幅回路について理解できない. |
評価項目3 | オペアンプの動作原理とその応用法を完全に理解し説明でき,増幅率などを計算によって導出できる. | オペアンプの動作原理とその中でも重要な応用法を理解し説明でき,増幅率などを計算によって導出できる. | オペアンプの動作原理を理解できない. |
評価項目4 | 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。 | 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理解できる。 | 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理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
(D) 専門分野の知識と情報技術を身につける。
説明
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教育方法等
概要:
近年,情報分野においても電気・電子分野の学習が必要となっている。
特にIoT(Internet of Things)は,様々なデバイスやセンサーがインターネットに接続され,情報のやり取りを行い,人々の生活やビジネスに役立てる技術が盛んに利用されている。
IoTに必要なデバイスやセンサーは,電子回路によって制御されている。
電子回路の基本を学ぶことは,IoT等の理解を深めるうえで必要な要素技術となっている
このような観点から,半導体・トランジスタ。オペアンプの基本増幅回路を中心に,等価回路による電圧,電流利得などを計算できることを本授業では学習する.
授業の進め方・方法:
主に教科書を基にしたスライドに沿った授業かつビデオや教材の配信形式で行う。
半導体に関してはCOMPASS5.0の教材を活用する。
3年時の電気回路の知識を前提として,講義を進める。不安のある学生はその都度復習することを強く推奨する。
中間テストまではダイオードやトランジスタのの基礎(整流性や増幅作用など)について学習を行い,中間テスト以降はオペアンプを使用した基本回路(反転増幅回路や非反転増幅回路など)について学習を行う。
注意点:
プレゼンテーションを使用した授業を展開する。
シラバス末尾の評価割合に沿って総合的に評価し60点以上を合格とする。
なお、不可となった場合再試験は実施しない。
事前・事後学習、オフィスアワー
3年次開講の電気工学の基礎知識が必要になる科目であるため事前学習を行うことに留意する。
【オフィスアワー】授業当日の16:00~17:00
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
情報コースが電子回路を学ぶ必要性について |
経済産業省の資料を基に情報コースが電子回路を学ぶ必要性について学ぶ
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2週 |
電子デバイスとは? |
電子回路に登場する素子(抵抗,コンデンサ,ダイオード,トランジスタなど)の原理を説明できる.
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3週 |
半導体とは |
COMPASS5.0の教材を活用し半導体について学習し半導体とは何か説明できる。
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4週 |
半導体の働き ~ダイオードとトランジスタ~ |
半導体の概要を理解し,ダイオード、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。
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5週 |
トランジスタの増幅作用ならびに特性,各種接地方式 |
バイオーラトランジスタの増幅作用の原理を理解できる.バイポーラトランジスタの3つの端子の意味と役割について理解できる.エミッタ接地・ベース接地・コレクタ接地トランジスタ増幅回路について説明できる.
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6週 |
トランジスタ増幅回路の図式計算とhパラメータを用いたトランジスタ等価回路からの増幅度の計算 |
トランジスタ増幅回路の直流付加直線の式を導出できる.入出力における付加直線を引き,動作点を導き出し,増幅率を計算できる.hパラメータを用いて等価回路から増幅度の計算ができる.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。
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7週 |
増幅回路の入出力抵抗とバイアス回路,安定指数について |
増幅回路の入出力抵抗の関係について理解する.トランジスタの増幅の際に使用されるバイアス回路について理解する.各種バイアス回路の安定指数を導出できる.
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8週 |
RC結合増幅回路,ダーリントン回路,電力増幅回路,負帰還回路について |
RC結合増幅回路の基本原理を理解できる.ダーリントン接続増幅回路について理解し,増幅殿計算ができる.A級,B級,C級,AB級増幅回路の意味を理解できる.B級プッシュプル回路の意義と動作を理解できる.帰還の原理を説明できる.負帰還増幅回路の特徴を説明できる.
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2ndQ |
9週 |
演算増幅器その1 |
演算増幅器の動作原理である差動増幅回路について説明できる.
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10週 |
演算増幅回路その2 |
演算増幅器の端子の意味を理解し,動作を説明できる. 演算増幅器を用いたいくつかの応用回路の計算ができる.
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11週 |
グループワーク1 |
回路シミュレータを用い,オペアンプの回路をシミュレーションできる. 実際のオペアンプのデーターシートからオペアンプの特性を読み取ることができる.
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12週 |
グループワーク2 |
回路シミュレータを用い,オペアンプの回路をシミュレーションできる. 実際のオペアンプのデーターシートからオペアンプの特性を読み取ることができる.
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13週 |
グループワーク3 |
回路シミュレータを用い,オペアンプの回路をシミュレーションできる. 実際のオペアンプのデーターシートからオペアンプの特性を読み取ることができる.
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14週 |
グループワーク4 |
回路シミュレータを用い,オペアンプの回路をシミュレーションできる. 実際のオペアンプのデーターシートからオペアンプの特性を読み取ることができる.
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15週 |
演習課題 |
提示する演習問題を解くことができる。
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16週 |
期末試験 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
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 |
評価割合
| 期末試験 | 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
基礎的能力 | 30 | 10 | 40 |
専門的能力 | 40 | 20 | 60 |