概要:
これまで座学で学んだ回路設計の理論を実際のものづくりに活用して,技術者として必要な全般的な知識や技術を実践的に学ぶ。さらに,設計を通して社会における技術の必要性を理解し,技術者としての心構えを形成する。また,設計及び製作の中で,意見交換,討議を重ねることにより,コミュニケーション能力やチームマネジメント能力を高める。汎用ロジックICやFPGA等,実際の電子デバイスに利用されている機構を理解し,これらを用いた設計製作能力を養う。
授業の進め方・方法:
2~4人のチームに分かれて,個人またはチーム単位で設計仕様の決定,回路の設計,製作,及び改良を行う。初期段階においては,設計開発における安全上の注意事項や各素子のデータシートの読み方等基礎的な知識について解説を行い,その後はチーム単位での活動とする。
注意点:
・2年次の情報基礎数学,3年次の論理回路,4年次の計算機ハードウェア等で学習した知識が必要となる。
・教材については,適宜プリントを配布する。また,実験で用いる部品も支給・貸与する。
・事前連絡無く遅刻・欠席した場合,チームメイトが迷惑を被る。そのような無責任な行動は一般的に許されないことを理解してもらうために,個人成績(チームワーク)から減点する可能性がある。
・定期試験は前期期末試験のみ実施する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンスと授業計画の説明,基本ICの種類と動作 |
論理回路における基本的な汎用ロジックICの種類や動作について説明できる。
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2週 |
開発における安全上の注意,データシートの読み方,スイッチやLED等の取り扱い |
論理回路における基本的な汎用ロジックICのデータシートの各項目の意味を説明できる。スイッチやLEDを適切に接続できる。
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3週 |
チーム決め,マルチバイブレータ回路 |
抵抗,コンデンサ,論理反転を用いたマルチバイブレータ回路の動作原理を説明でき,設計できる。
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4週 |
337拍子回路の要求仕様提示,回路図面製作,マルチバイブレータ回路設計製作 |
与えられた仕様に従って適切な要求仕様書,機能ブロック図,回路結線図,製造図面を作成できる.
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5週 |
マルチバイブレータ回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる.
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6週 |
マルチバイブレータ回路設計製作,337拍子回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる.
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7週 |
マルチバイブレータ回路設計製作,337拍子回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる.
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8週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる.
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2ndQ |
9週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる.
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10週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる.
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11週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる.
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12週 |
制作物発表会 |
各チームで製作した回路を他者に魅力的かつ分かりやすくプレゼンテーションすることができる。
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13週 |
FPGA設計演習 |
汎用ロジックICとFPGAの用途の違いやFPGAによる開発工程を具体的に説明できる.
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14週 |
FPGA設計演習 |
FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる.
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15週 |
FPGA設計演習 |
FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる.
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16週 |
期末試験 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(アイデアの議論と要求仕様書の作成) |
FPGAを用いた設計製作において,開発するデバイスについてチームで議論し適切な要求仕様書を作成できる.
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2週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(アイデアの議論と要求仕様書の作成) |
FPGAを用いた設計製作において,開発するデバイスについてチームで議論し適切な要求仕様書を作成できる.
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3週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(機能ブロック図とプレゼンテーション資料の作成) |
FPGAを用いた設計製作において,適切な機能ブロック図と事前報告会のための分かりやすいプレゼンテーション資料を作成できる.
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4週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(事前報告会と仕様の再検討) |
FPGAを用いた設計製作において,開発予定のデバイスをチーム外の人に明確に説明でき,指摘された事項について再検討できる.
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5週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書及び機能ブロック図の修正と報告書作成) |
FPGAを用いた設計製作において,指摘された事項に関して要求仕様書と機能ブロック図を修正し,報告書を作成できる.
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6週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗12.5%).
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7週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗25.0%).
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8週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗37.5%).
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4thQ |
9週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗50.0%).
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10週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗62.5%).
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11週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗75.0%).
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12週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗87.5%).
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13週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
FPGAを用いた設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗100%).
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14週 |
FPGAを用いたデバイスの自由設計製作(プレゼンテーション資料の作成) |
各チームで製作した電子デバイスの魅力的かつ分かりやすいプレゼンテーション資料を作成できる。
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15週 |
制作物発表会 |
各チームで製作した電子デバイスを他者に魅力的かつ分かりやすくプレゼンテーションすることができる。
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16週 |
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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 | 電気・電子系分野 | 計測 | 計測方法の分類(偏位法/零位法、直接測定/間接測定、アナログ計測/ディジタル計測)を説明できる。 | 4 | |
精度と誤差を理解し、有効数字・誤差の伝搬を考慮した計測値の処理が行える。 | 4 | |
SI単位系における基本単位と組立単位について説明できる。 | 4 | |
計測標準とトレーサビリティの関係について説明できる。 | 4 | |
指示計器について、その動作原理を理解し、電圧・電流測定に使用する方法を説明できる。 | 4 | |
倍率器・分流器を用いた電圧・電流の測定範囲の拡大手法について説明できる。 | 4 | |
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 | |
電圧降下法による抵抗測定の原理を説明できる。 | 4 | |
オシロスコープの動作原理を説明できる。 | 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】 | 電圧・電流・電力などの電気諸量の測定が実践できる。 | 4 | |
抵抗・インピーダンスの測定が実践できる。 | 4 | |
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 | |
電気・電子系の実験を安全に行うための基本知識を習得する。 | 4 | |
キルヒホッフの法則を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
分流・分圧の関係を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
インピーダンスの周波数特性を考慮し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
増幅回路等(トランジスタ、オペアンプ)の動作に関する実験結果を考察できる。 | 4 | |
論理回路の動作について実験結果を考察できる。 | 4 | |
ダイオードの電気的特性の測定法を習得し、その実験結果を考察できる。 | 4 | |
トランジスタの電気的特性の測定法を習得し、その実験結果を考察できる。 | 4 | |
ディジタルICの使用方法を習得する。 | 3 | |
情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 与えられた問題に対してそれを解決するためのソースプログラムを、標準的な開発ツールや開発環境を利用して記述できる。 | 3 | |
ソフトウェア生成に利用される標準的なツールや環境を使い、ソースプログラムをロードモジュールに変換して実行できる。 | 3 | |
ソフトウェア開発の現場において標準的とされるツールを使い、生成したロードモジュールの動作を確認できる。 | 3 | |
フローチャートなどを用いて、作成するプログラムの設計図を作成することができる。 | 3 | |
問題を解決するために、与えられたアルゴリズムを用いてソースプログラムを記述し、得られた実行結果を確認できる。 | 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。 | 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。 | 3 | |
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。 | 3 | |
標準的な開発ツールを用いてプログラミングするための開発環境構築ができる。 | 3 | |
要求仕様にあったソフトウェア(アプリケーション)を構築するために必要なツールや開発環境を構築することができる。 | 3 | |
要求仕様に従って標準的な手法によりプログラムを設計し、適切な実行結果を得ることができる。 | 3 | |