情報工学科実験実習Ⅳ

科目基礎情報

学校 東京工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 情報工学科実験実習Ⅳ
科目番号 0094 科目区分 専門 / 必修
授業形態 実験 単位の種別と単位数 履修単位: 3
開設学科 情報工学科 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 6
教科書/教材 実験指導書,配布資料またはWeb資料「電子回路学入門-機械工学者のためのアナログ・ディジタル・パワー回路の基礎-」(小原治樹著,コロナ社)
担当教員 西村 亮,松林 勝志,平尾 友一

目的・到達目標

1.オームの法則を理解し,抵抗による分圧を計算できる。
2.必要な性能を持ったオペアンプを選択し,オペアンプを使った増幅回路を設計できる。
3.世の中で使われている各種センサーの原理を理解し,使うことができる。
4.アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解し,応用することができる。
5.半導体の基本的な事項について,適切な用語を用いて説明できる.
6.ダイオード,LED,トランジスタ,FETの電気的特性および動作を説明できる.
7.ダイオード,LED,トランジスタ,FETを用いた応用回路の動作を説明し,設計できる.
8.電子回路の設計,作成,特性測定を通じて半導体素子の特性を知り,活用できる.
9.「確率・統計」で習った知識を活用して,計算の基本問題,応用問題を解くことができる.

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最低限到達レベルの目安未到達レベルの目安
報告書作成各回における報告書提出締切までに,実験課題をすべて解き提出できる.各回における報告書提出の最終締切までに,実験課題をすべて解き提出できる.各回における報告書提出の最終締切までに,実験課題をすべて解き提出できる.各回における報告書提出の最終締切までに,実験課題をすべて解き提出できない.
オームの法則を理解し,抵抗による分圧を計算できる。オームの法則を理解し,抵抗による分圧が,片方がGNDでない場合でも計算できる。オームの法則を理解し,抵抗による分圧が,片方がGNDの場合に正しく計算できる。オームの法則を理解し,抵抗による分圧を計算できる。オームの法則を理解し,抵抗による分圧を計算できない。
必要な性能を持ったオペアンプを選択し,オペアンプを使った増幅回路を設計できる。必要な性能を持ったオペアンプを選択し,オペアンプを使った増幅回路を必要最小限のオペアンプ数で設計できる。必要な性能を持ったオペアンプを選択し,オペアンプを使った増幅回路を設計できる。必要な性能を持ったオペアンプを選択できる。オペアンプ回路を設計できる。必要な性能を持ったオペアンプを選択できない。オペアンプ回路を設計できない。
世の中で使われている各種センサーの原理を理解し,使うことができる。世の中で使われている各種センサーの原理を理解し,使うことができる。世の中で使われている各種センサーの原理を理解し説明できる。世の中で使われている各種センサーの原理を理解している。世の中で使われている各種センサーの原理を理解していない。
アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解し,応用することができる。アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解し,応用することができる。アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解し,説明できる。アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解できる。アナログとデジタル,二進数,ナイキストのサンプリング定理,A/Dコンバータの仕様,A/Dコンバータの誤差を理解できない。
半導体の基本半導体の基本的な事項について,適切な用語を用いて説明できる.半導体の基本的な事項について説明できる.半導体の基本的な事項について説明できる.半導体の基本的な事項について説明できない.
半導体素子ダイオード,LED,トランジスタ,FETの電気的特性および動作を説明できる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETの電気的特性および動作の過半数を説明できる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETの電気的特性および動作を説明できる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETの電気的特性および動作を説明できない.
半導体回路ダイオード,LED,トランジスタ,FETを用いた回路の動作を説明し,設計できる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETを用いた用回路の動作の説明や設計の過半数ができる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETを用いた用回路の動作を説明したり,設計したりすることができる.ダイオード,LED,トランジスタ,FETを用いた用回路の動作を説明したり,設計したりすることができない.
電子回路電子回路の設計,作成,特性測定ができ,十分な内容の報告書を提出締切までに提出できる.電子回路の設計,作成,特性測定ができ,必要な事項が記された報告書を提出締切までに提出できる.電子回路の設計,作成,特性測定が完了せず,必要な事項が記された報告書を提出締切までに提出できる.電子回路の設計,作成,特性測定が完了せず,必要な事項が記された報告書を提出締切までに提出できない.
確率・統計順列や組み合わせ,および和事象や積事象の概念を理解し,適切な時間内に計算課題を解くことができる。 復元抽出,非復元抽出,およびベイズの定理を理解し,その応用の計算課題を適切な時間内に解くことができる。順列や組み合わせ,および和事象や積事象の概念を理解し,計算課題を解くことができる。 復元抽出,非復元抽出,およびベイズの定理を理解し,その応用の計算課題を解くことができる。順列や組み合わせ,および和事象や積事象の概念を理解し,に適切な資料参照、助言の下計算課題を解くことができる。 復元抽出,非復元抽出,およびベイズの定理を理解し,その応用の計算課題を適切な資料参照、助言の下解くことができる。順列や組み合わせ,および和事象や積事象の概念を理解し,に適切な資料参照、助言の下計算課題を解くことができない。 復元抽出,非復元抽出,およびベイズの定理を理解し,その応用の計算課題を適切な資料参照、助言の下解くことができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
コンピュータ計測制御,電子回路,確率・統計個々の分野に関連した実験,実習などを複合的に行う。
授業の進め方と授業内容・方法:
専門的な知識の教授と,また各回で完結する実験課題,および複数回にわたって一つの実験課題に取り組む場合などがある。
また内容によって実施教室が異なる。
注意点:
全ての教授内容を理解し,また全実験,実習を真摯に実施,実験課題毎に設定された締切までに報告書を提出すること。
実験課題毎の報告書の内容から課題の目標が達成できているか確認できることが重要。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ・オームの法則についての理解
・半導体の基礎(アクティブラーニング)
・オームの法則を正しく理解する。eは抵抗の両端子電圧の差であることを理解する。
・不純物半導体,キャリヤなど,半導体素子とその動作を説明するために必要な用語について説明できる.
2週 ・オームの法則についての演習
・ダイオード(アクティブラーニング)
・オームの法則を正しく理解する。eは抵抗の両端子電圧の差であることを理解する。
・PN接合によって生じる現象およびダイオードの電気的特性について説明できる.
・ダイオードを用いた回路の動作における入出力電圧の関係を導き出すことができる.
・LEDの直流点灯回路を設計できる.
3週 ・オペアンプ増幅回路
・トランジスタの動作と特性(アクティブラーニング)
・オペアンプの種類,特徴を理解し,目的に合ったものを選択できる。
・バイポーラトランジスタの構造を説明できる.
・NPN形トランジスタにおけるキャリヤと電流の振る舞いを説明できる.
4週 ・オペアンプ増幅回路
・トランジスタを用いた回路(アクティブラーニング)
・オペアンプの基本増幅回路について理解する。
・NPN形トランジスタを用いたスイッチング回路を設計できる.
5週 ・オペアンプ増幅回路
・FET(アクティブラーニング)
・オペアンプの基本増幅回路について理解する。
・Nチャネルエンハンスメント形MOSFETについて,キャリヤと電流の振る舞いを説明することができる.また,これを用いたスイッチング回路を設計できる.
6週 ・オペアンプ増幅回路
・電源回路とスイッチング回路(1)
・センサー出力とA/Dコンバータの入力レンジを合わせるための増幅回路が設計できる。
・電源回路の作成と特性測定を行い,その特性を説明できる.
7週 ・各種センサーの原理と仕様
・電源回路とスイッチング回路(2)
・センサの原理を理解し,仕様書を見て選択できる。
・スイッチング回路の作成と特性測定を行い,その特性を説明できる.
8週 ・各種センサーの原理と仕様
・音に反応する回路(1)
・センサの原理を理解し,仕様書を見て選択できる。
・音の増幅回路の作成と特性測定を行い,最終的な目的のために必要の動作を考えることができる.
4thQ
9週 ・各種センサーの原理と仕様
・音に反応する回路(2)
・センサの原理を理解し,仕様書を見て選択できる。
・積分回路の作成と特性測定を行い,最終的な目的のために必要の動作を考えることができる.
10週 ・各種センサーの原理と仕様
・音に反応する回路(3)
・センサの原理を理解し,仕様書を見て選択できる。
・音に反応する回路を完成させる.特性測定を行い,回路各部の動作を説明できる.
11週 ・各種センサーの原理と仕様
・光センサを用いた通過カウンタ(1)
・センサの原理を理解し,仕様書を見て選択できる。
・光センサ回路の作成と特性測定を行い,最終的な目的のために必要の動作を考えることができる.
・ボルテージコンパレータを用いた回路のの作成と特性測定を行い,最終的な目的のために必要の動作を考えることができる.
12週 ・アナログとデジタル,二進数
・光センサを用いた通過カウンタ(2)
・順列,組み合わせ,確率の基礎
・アナログとデジタル,二進数を理解する。
・シュミット回路を用いた回路の作成と特性測定を行い,最終的な目的のために必要の動作を考えることができる.
・光センサを用いた通過カウンタを完成させる.特性測定を行い,回路各部の動作を説明できる.
・順列や組み合わせ,およびそれらを用いた基本的な確率計算を理解し,計算課題を解くことができる.
13週 ・ナイキストのサンプリング定理
・和事象・積事象
・ナイキストのサンプリング定理を理解する。エイリアシング誤差を理解する。
・和事象や積事象に関する確率計算を理解し,計算課題を解くことができる.
14週 ・A/Dコンバータの仕様
・復元・非復元抽出
・ベイズの定理
・A/Dコンバータの仕様について理解し,A/Dコンバータを利用するための知識を身につける.
・復元抽出,非復元抽出に関する確率計算を理解し,計算課題を解くことができる.
・ベイズの定理を用いた確率計算を理解し,計算課題を解くことができる.
15週 ・A/Dコンバータの誤差 ・A/Dコンバータの誤差について理解し,測定精度について限界を理解する。
16週

評価割合

報告書発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力800000080
専門的能力200000020
分野横断的能力0000000