ディジタル回路基礎

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 ディジタル回路基礎
科目番号 1712T01 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 情報コース 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 絵ときディジタル回路入門早わかり(オーム社)
担当教員 安野 恵実子,平山 基

到達目標

1.論理演算の基礎を理解し、論理関数を標準形で表現できる。
2.基本となる組合せ回路が設計できる。
3.各種フリップフロップの動作を理解し、代表的な順序回路の説明ができる。
4.各種ディジタル回路について説明し、課題解決に応用できる。

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の到達レベル
評価項目1論理演算の基礎を理解し、論理関数を標準形で表現し、課題解決に応用できる。論理演算の基礎を理解し、論理関数を標準形で表現できる。論理演算の基礎を理解し、特定の論理関数を標準形で表現できる。
評価項目2基本となる組合せ回路が設計できる。与えられた簡単な論理回路の機能を説明することができる。与えられた基本的な論理回路の機能を説明することができる。
評価項目3各種フリップフロップの動作を理解し、順序回路の説明ができる。各種フリップフロップの動作を理解し、代表的な順序回路の説明ができる。代表的な順序回路の説明ができる。
評価項目4各種ディジタル回路について説明し、課題解決に応用できる。各種ディジタル回路について説明できる。代表的なディジタル回路について説明できる。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
マイクロコンピュータをはじめとする計算回路、制御回路に必要不可欠なディジタル技術について学ぶ。本講では、ディジタル回路の基本的な考えである2進数やブール代数について学び、組合せ回路、順序回路に関する基礎的な知識を理解し、その設計手法を習得することを目標とする。
授業の進め方・方法:
授業では新しく学ぶ内容について講義をしたあと、演習課題を課しますので、問題を解いて理解を深めてください。
【授業時間60時間】
注意点:
この科目は情報コースの実験・実習で必要となる知識の基礎となりますので、理論をしっかり理解してください。

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 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 論理代数
・アナログとディジタル
アナログ信号とディジタル信号の特徴を理解できる。
2週 ・2進数と16進数
・補数
10進数と2進数,16進数の関係を理解し,適切に数値を変換できる。
3週 ・論理演算
・ベン図
基本的論理回路の真理値表、論理式、ベン図を理解できる。
4週 ・ブール代数 ブール代数の公理について理解し、論理式を変換することができる。
5週 ・ド・モルガンの定理 ド・モルガンの定理について理解し、論理式を変換することができる。
6週 論理回路
・カルノー図の基礎
カルノー図を適切に表現し、論理式を簡単化することができる。
7週 ・4変数のカルノー図 カルノー図を適切に表現し、論理式を簡単化することができる。
8週 中間試験
2ndQ
9週 ・ゲート回路 ゲート回路の真理値表、論理式、図記号を理解できる。
10週 ・論理回路の設計 与えられた論理回路の簡単な機能を設計することができる。
11週 ディジタルIC
・TTLとC-MOS
・ICの取り扱い
・規格表の見方
TTLとC-MOSの違い、ディジタルICの取扱い方法について理解できる。
12週 演算回路
・加算回路
基本的な論理回路を応用し、加算回路の動作を理解し説明できる。
13週 ・減算回路 基本的な論理回路を応用し、減算回路の動作を理解し説明できる。
14週 ・乗算回路
・除算回路
基本的な論理回路を応用し、乗算、除算回路の動作を理解し説明できる。
15週 ・算術論理演算装置 算術論理演算装置の動作を理解することができる。
16週 答案返却
後期
3rdQ
1週 記憶回路
・FF、RS-FF
組み合わせ回路,記憶回路,FFとはどのようなものであるか説明できる.
RS-FFの回路構成がわかり,動作を説明できる。
2週 ・JK-FF,D-FF,T-FF 各種FFの動作が説明でき,タイムチャートを作成することができる。
3週 FFの機能変換 FFを用いて別のFFの機能を実現する方法がわかる。
4週 ・シフトレジスタ シフトレジスタの構成・動作を説明できる。
5週 ・シフトレジスタ 入出力形式の変更 パラレル・シリアル入力の切り替えについて理解している。
6週 カウンタ回路
・非同期式カウンタ
非同期式カウンタの動作を説明できる。
7週 非同期式カウンタを構成できる。
8週 中間試験
4thQ
9週 ・同期式カウンタ 同期式カウンタの動作を説明できる。非同期式との違いを説明できる。
10週 ・各種のカウンタ カウンタの組み合わせ,ジョンソンカウンタ,リングカウンタの動作を説明できる。
11週 入出力変換回路
・エンコーダ,デコーダ
エンコーダ回路,デコーダ回路の動作を説明できる。さらに,回路を構成する際の考え方を把握している。
12週 選択回路
・マルチプレクサ,デマルチプレクサ
デコーダ回路を利用したマルチプレクサ、デマルチプレクサの構成と考え方を理解できる。
13週 比較回路
・コンパレータ
コンパレータとパリティについて説明できる。
14週 ICメモリ ICメモリの分類とデータの保持について説明できる。
15週 回路の誤動作防止法 ICのノイズ対策および電流に関するトラブルについて防止策を説明できる。
16週 答案返却

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
専門的能力分野別の専門工学情報系分野計算機工学整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。4前2
基数が異なる数の間で相互に変換できる。4前2
整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。4前2
小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。4前2
基本的な論理演算を行うことができる。4前3
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
論理式の簡単化の概念を説明できる。4前6
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7
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前8
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前9
組合せ論理回路を設計することができる。4前9
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。3後1
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4
与えられた順序回路の機能を説明することができる。4
順序回路を設計することができる。4
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前1
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前1
分野別の工学実験・実習能力情報系分野【実験・実習能力】情報系【実験・実習】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9
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9

評価割合

試験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70000300100
基礎的能力3000015045
専門的能力4000015055
分野横断的能力0000000