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授業科目名 電子回路I
時間割番号 TEE209
担当教員名 佐藤 隆英
開講学期・曜日・時限 後期・火・I 単位数 2
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
 本講義では,演算増幅器,トランジスタ,ダイオード等の半導体素子の基本動作とそれらを用いた電子回路の解析の方法および設計の方法を学ぶ.講義を通じて,「増幅」の原理を理解し,実際に増幅回路の設計が出来るようになる.様々な電子機器で用いられる電子回路の仕組みや構成を理解するために必要な基礎知識を得ることが目的である.
 電気回路1で学んだ抵抗,容量,インダクタ等の受動素子からなる回路の解析方法(交流回路理論)や回路理論の諸定理(オームの法則,キルヒホッフの法則,重ねの理,テブナンの定理など)を用いて,受動素子だけでなく能動素子(ダイオードやトランジスタ)を含む回路の解析や設計を行う手法を学ぶ.また,3年次前期に開講される電子回路2や電気電子工学実験2の内容理解には本講義で習得する知識が必須となる.電子回路は,電気電子工学において最も基本的かつ重要な科目のひとつであり,大学院入試や就職試験で問われることも多い.
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
工学部(~2023年度入学生)>電気電子工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質) 
EE-A専門2.電子デバイス基本的な電子デバイスであるpn接合ダイオードとバイポーラトランジスタ、MOS電界効果トランジスタについて構造、動作原理、特性を説明できる。
EE-B4.アナログ回路過渡状態の交流回路の電流と電圧の関係を微分方程式で記述し、その解を求めることができる。
EE-Cトランジスタを用いた電圧・電力増幅回路の動作原理を説明でき、設計できる。
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
EE
1オームの法則,交流回路理論,線形受動素子の知識,重ねの理,キルヒホフの法則,テブナンの定理等を適切に用いて線形回路の解析ができる.EE-B
2負帰還増幅回路の基本構成とその効果を説明できる.EE-A
3演算増幅器の基本的な性質が説明できる.EE-A
4反転増幅回路および非反転増幅回路などの演算増幅器を用いた基本回路の解析及び設計ができる.EE-C
5利得帯域幅積,オフセット電圧,スルーレートなど演算増幅器の性能を表す指標が説明でき,それらを考慮した回路の設計ができる.EE-C
6不純物半導体とpn接合の性質について説明できる,また, pn接合ダイオードを用いた回路の動作が説明できる.EE-C
7バイポーラトランジスタの構造およびその動作原理が説明できる.また,トランジスタを用いた増幅回路の基本原理が説明できる.EE-C
8ダイオードおよびバイポーラトランジスタの直流等価回路および交流等価回路を用いて回路の直流解析よおび交流解析が出来る.EE-C
9エミッタ接地増幅回路,コレクタ接地増幅回路,ベース接地増幅回路を解析できる.またそれぞれが有する特長を説明できる.EE-C
10複数の増幅回路を縦続接続した回路の解析および設計ができる.
11電力増幅回路の特長の説明および設計ができる.
12バイポーラトランジスタの高周波等価回路を用いた解析ができる.
13与えられた仕様を満たす電子回路の設計・製作・評価を行うことができる.
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
17%オームの法則,交流回路理論,線形受動素子の知識,重ねの理,キルヒホフの法則,テブナンの定理等を用いる線形回路の解析に関する演習課題を課し,これらの手法を適切に使うことが出来ることを評価する. 
28%負帰還増幅回路の基本構成とその効果に関する演習課題および試験問題を課し,負帰還増幅回路が有する利点について説明出来ることを評価する. 
38%演算増幅器の基本的な性質に関する演習課題および試験問題を課し評価する.理想演算増幅回路の特性や仮想短絡を正しく理解していることを評価する. 
48%反転増幅回路および非反転増幅回路などの演算増幅器を用いた基本回路を解析・設計する演習課題および試験問題を課し,与えられた仕様を満たす回路を設計できることを評価する. 
57%利得帯域幅積,オフセット電圧,スルーレートなど演算増幅器の性能を表す指標考慮した回路の設計に関する演習課題および試験問題を課し,実際の演算増幅器を用いた設計の際に考慮すべきことを正しく身に着けていることを評価する. 
67%pn接合ダイオードを用いた回路の動作に関する演習課題および試験問題を課し,pn接合ダイオードを用いた回路の動作が説明できることを評価する. 
78%バイポーラトランジスタを用いた増幅回路に関する演習課題および試験問題を課し,増幅の基本原理およびバイポーラトランジスタの動作を説明出来ることを評価する. 
88%ダイオードおよびバイポーラトランジスタを用いた回路の直流解析および交流解析を行う演習課題および試験問題を課し,各解析の意味を理解し,正しく行うことができるとを評価する. 
98%エミッタ接地増幅回路,コレクタ接地増幅回路,ベース接地増幅回路の解析と設計をする演習課題および試験問題を課し,それぞれの回路の特徴を理解して回路設計ができることを評価する.
107%複数の増幅回路を縦続接続した際の回路の特性を解析する演習課題および試験問題を課し,正しい解析方法を身につけていることを評価する. 
117%電力増幅回路を設計する演習課題を課し,必要な出力電力を出力する回路を設計できることを評価する. 
127%バイポーラトランジスタを用いた回路の周波数特性に関する演習課題および試験問題を課し,正しい解析手法を身につけていること評価する. 
1310%講義中に与えられた仕様を満たす電子回路を受講生が設計・製作・評価を行う.作製した回路の動作および設計方法をまとめたレポートを評価する.
合計100% 
<授業の方法>
本講義の受講者は以下の知識を有することを前提とする.
 数学:三角関数,複素数,線形連立方程式,基本的な微分の知識
 回路の知識:電気回路1で扱った内容.具体的には,オームの法則,交流回路理論(フェーザ表示),線形受動素子の知識,重ねの理,キルヒホフの法則,テブナンの定理など
<受講に際して・学生へのメッセージ>
本講義は「電子回路Ⅰ演習」と連携して開講する.「電子回路Ⅰ」で学んだ内容は「電子回路Ⅰ演習」において演習し,理解を深める.「電子回路Ⅰ」の履修者は「電子回路Ⅰ演習」も履修すること.やむを得ない理由で「電子回路Ⅰ演習」の履修が出来ない場合には初回の講義の際に申し出ること.
<テキスト>
  1. 藤井信生著, アナログ電子回路 : 集積回路化時代の 第2版, オーム社, ISBN:9784274224324,
    (2019年出版)
<参考書>
  1. 高木茂孝,佐藤隆英,高井伸和,渡辺英二 著, アナログ電子回路, オーム社, ISBN:4274211029,
    (2011年出版 EE text)
<授業計画の概要>
1タイトル電子回路に必要な基礎,増幅回路の諸量,負帰還増幅回路の構成と効果
事前学習
事後学習
事前学習:
・電気回路1で学んだ(オームの法則,フェーザ表示,線形受動素子の知識,重ねの理,キルヒホフの法則,テブナンの定理)を復習する.
・教科書1.1節から1.4節を予習.
復習:
・線形回路をオームの法則,フェーザ表示,線形受動素子の知識,重ねの理,キルヒホフの法則,テブナンの定理等を用いて解析する.
・増幅回路の機能と性能を表す諸量(特に入出力インピーダンス)の意味を説明する.
・負帰還増幅回路の基本構成を説明する.
・教科書3.4節および5.1節を復習する.
授業内容・授業の最初に この授業全体の到達目標、成績評価の仕方などに関するガイダンスを行う.
・電源について学ぶ.電圧源と電流源,独立電源と従属電源の違いを学ぶ.(教科書1.1)
・重ねの理およびテブナンの定理を学び,線形回路の解析に応用する演習を行う.(教科書1.2および1.3)
・増幅の定義を学び,増幅回路の特性を表す諸量を学ぶ.(教科書3.4)
・負帰還増幅回路の基本構成およびその効果を学ぶ.(教科書5.1)
2タイトル負帰還増幅回路の効果(素子感度の低減,歪の低減,帯域幅の拡大,入出力インピーダンスの改善)
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書5.2節を予習する.
・教科書1.5節を予習する.
復習:
・講義中に扱った演習課題を再度解く.
・負帰還増幅回路により実現できる素子感度の低減,歪の低減,帯域幅の拡大,入出力インピーダンスの改善,のそれぞれの意味を簡潔に説明出来ることを確認する.
・教科書5.2から5.4節を復習する.
授業内容・負帰還構成とすることで実現できる以下の4種の効果について学ぶ.(教科書5.2と5.4)
  素子感度の低減,歪の低減,帯域幅の拡大,入出力インピーダンスの改善
・素子感度について学ぶ.(教科書5.2)
・回路の周波数特性について学ぶ.(教科書1.5)
3タイトル演算増幅器の特性と基本回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書7.1と7.2を予習する.
復習:
・講義中に扱った演習課題を再度解く.
・理想演算増幅器が有する特徴および仮想短絡を簡潔に説明出来ることを確認する.
・指定された電圧利得を有する非反転増幅回路の設計が出来ることを確認する.
・教科書7.1と7.2を復習する.
授業内容・理想演算増幅器の有する特徴について学ぶ.(教科書7.1)
・演算増幅器を用いた回路として非反転増幅回路を例にその解析方法を学ぶ.(教科書7.2.2)
・仮想短絡の意味を学ぶ.(教科書7.1.2)
・ボルテージフォロワの特徴と用途学ぶ.(教科書7.2.2)
・先に学んだ解析方法で反転増幅回路も解析出来ることを体験する.(教科書7.2.1)
4タイトル演算増幅器を用いた各種線形演算回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書7.3.1を予習する.
復習:
・講義中に扱った高入力インピーダンス差動増幅回路の解析を再度独力で行う.
・加算回路の動作を説明が出来ることを確認する.
・減算回路の動作を説明が出来ることを確認する.
・教科書7.3.1から7.3.4を復習する.
授業内容・前回の講義で学んだ反転増幅回路の解析について復習する.
・演算増幅器を用いた線形増幅回路でも重ねの理が使用できることを学ぶ.
・加算回路は反転増幅回路の変形であることを知り,その解析方法を理解する.(教科書7.3.1)
・重ねの理を用いて減算回路の解析し,その特徴を理解する.(教科書7.3.2)
・高入力インピーダンス差動増幅回路の解析方法を学ぶ.(教科書7.3.3)
・微分回路の動作を学ぶ.(教科書7.3.4)
5タイトル演算増幅器を用いた回路の実際
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書7.1.1の周波数特性部分,教科書7.2.3を予習する.
復習:
・講義中に扱った演算増幅器に関する演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・GB積,ユニティゲイン周波数について説明できることを確認する.
・演算増幅器のオフセットおよびスルーレートにより回路の出力電圧がどのような影響をうけるか説明する.
・教科書7.1.1および7.2.3と7.1.3を復習する.
授業内容・理想演算増幅器と実際の演算増幅器の違いを学ぶ.特に周波数特性について学ぶ.(教科書7.1.1および教科書7.2.3)
・演算増幅器のオフセット電圧の考え方と出力電圧に影響について学ぶ(教科書7.1.3)
・演算増幅器のスルーレートと,スルーレートが出力電圧に与える影響を学ぶ(教科書7.1.3)
・演算増幅器を用いた各種回路を設計する演習を行う.
6タイトル半導体の基礎とpn接合
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書2.1から2.3を予習する.

復習:
・講義中に課したダイオードに関する演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・pn接合の構造と整流作用について説明できることを確認する.
・教科書2.1から2.3のうち講義で扱った箇所を復習する.
授業内容・半導体とその種類(真性半導体と不純物半導体)について学ぶ(教科書2.1)
・半導体中のキャリアの移動について学ぶ(教科書2.2)
・pn接合の構造と整流作用について学ぶ(教科書2.3)
・ダイオードの直流等価回路について学ぶ
7タイトル演算増幅器と負帰還増幅回路のまとめ 
事前学習
事後学習
事前学習:
・講義中に実施した演習問題の復習.
・これまでの講義内容と関連する教科書の演習問題を解く.
復習:
・講義中に行った試験問題は再度独力で解き,レポートとして提出する.
授業内容・前半で扱った負帰還増幅回路と演算増幅器に関する内容の理解を確認し,その内容について解説を行う.
8タイトルバイポーラトランジスタの動作と特性
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書2.4を予習する.

復習:
・講義中に課したバイポーラトランジスタに関する演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・バイポーラトランジスタの増幅作用と各素子の役割について説明できることを確認する.
・バイポーラトランジスタの電流増幅率および静特性について説明できることを確認する.
・教科書2.4および2.6のうち講義で扱った箇所を復習する.
授業内容・バイポーラトランジスタの構成と内部を移動するキャリアの動作について学ぶ(教科書2.4)
・バイポーラトランジスタの電流増幅率と静特性について学ぶ.
・バイポーラトランジスタの増幅作用について学ぶ.
・バイポーラトランジスタの直流等価回路を導入し,直流解析の方法を学ぶ.(教科書2.6および3.2.5)
9タイトルダイオードの直流等価回路と交流等価回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書2.6を予習する.

復習:
・講義中に課した交流解析に関する演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・ダイオードの小信号等価回路を自身で導出出来ることを確認する.
・交流解析(小信号解析)の意味と手順について説明できることを確認する.
・教科書2.6.2および2.6のうち講義で扱った箇所を復習する.
授業内容・ダイオードの直流等価回路について復習する.
・ダイオードの小信号等価回路を導出し,直流等価回路との違いや意味について学ぶ.(教科書2.6.2[2])
・ダイオードを用いた回路を例に交流解析の意味と手順を学ぶ.
10タイトルエミッタ接地増幅回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書2.6.2を予習する.

復習:
・講義中に課したエミッタ接地増幅回路に関する演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・ナレータ・ノレータモデルを用いてエミッタ接地増幅回路が出来ることを確認する.
・エミッタ接地増幅回路の交流等価回路が描けることを確認する.
・エミッタ接地増幅回路の交流解析を行い,電圧利得,入力インピーダンス,出力インピーダンスが導出できることを確認する.
・教科書3.5.2を復習する.
授業内容・トランジスタ回路のバイアス回路を学ぶ(教科書3.2)
・エミッタ接地増幅回路の直流解析の方法を復習する.(教科書3.2.5)
・バイポーラトランジスタの交流等価回路を学ぶ.(教科書2.6.2)
・エミッタ接地増幅回路の交流等価回路と交流解析を学ぶ.(教科書3.5.2)
11タイトルコレクタ接地増幅回路,ベース接地増幅回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書3.5.1および3.5.3を予習する.

復習:
・講義中に行う演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・コレクタ接地増幅回路の直流解析および交流解析が出来ることを確認する.
・ベース接地増幅回路の直流解析および交流解析が出来ることを確認する.
・3種類の基本増幅回路の特徴が説明出来ることを確認する.
・教科書3.5.1および3.5.3を復習する.
授業内容・コレクタ接地増幅回路の直流解析および交流解析の方法を学ぶ.(教科書3.5.3)
・ベース接地増幅回路の直流解析および交流解析の方法を学ぶ.(教科書3.5.1)
・エミッタ接地増幅回路,コレクタ接地増幅回路,ベース接地増幅回路の特徴を学ぶ(教科書3.5.4)
12タイトル増幅回路の縦続接続 
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書3.7の予習
復習:
・講義中に行った増幅回路の縦続接続の演習問題を再度自身で解き,理解を確認する.
・縦続接続された増幅回路の解析方法を説明できることを確認する.
・教科書の3.7を復習する.
授業内容・増幅回路の入力インピーダンス及び出力インピーダンスの意味を復習する.
・基本増幅回路を多段に縦続接続した回路の解析方法を学ぶ.(教科書3.7)
・エミッタ接地増幅回路とコレクタ接地増幅回路の縦続接続を例に解析方法を学ぶ.
13タイトルバイポーラトランジスタ増幅回路の周波数特性
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書4.1から4.3の予習
復習:
・講義中に行った増幅回路の周波数特性の解析の演習問題を再度自身で解き,理解を確認する.
・バイポーラトランジスタの高周波等価回路を説明できることを確認する.
・ミラー効果を用いて,エミッタ接地増幅回路の低域および高域遮断周波数の解析方法を説明できることを確認する.
・教科書の4.1から4.3を復習する.
授業内容・バイポーラトランジスタの高周波等価回路を学ぶ.(教科書4.1)
・ミラー効果を学ぶ.(教科書4.2)
・基本増幅回路の周波数解析の方法について学ぶ.(教科書4.3)
14タイトルhパラメータ,電力増幅回路
事前学習
事後学習
事前学習:
・教科書2.6.2[4]を予習する.

復習:
・講義中に行う演習問題を再度独力で行い,理解を確認する.
・hパラメータを用いた交流等価回路を説明できる.また使用して解析することが出来ることを確認する.
・増幅回路を電力効率の観点から分類出来ることを確認する.
・電力増幅回路を例を上げて説明できることを確認する.
・教科書2.6.2[2]および6.9を復習する.
授業内容・hパラメータで表現した交流等価回路を学ぶ(教科書2.6.2[4])
・大信号増幅回路(電力増幅回路)について学ぶ(教科書6.9)
・増幅回路の級(A級,B級など)について学び,電力増幅回路の設計について学ぶ.
15タイトルトランジスタを用いた増幅回路のまとめ
事前学習
事後学習
事前学習:
・講義中に実施した演習問題の復習.
・これまでの講義内容と関連する教科書の演習問題を解く.
復習:
・講義中に行った試験問題を再度独力で解き,レポートとして提出する.
授業内容・後半で扱ったダイオードおよびトランジスタを用いた増幅回路に関する内容の理解を確認し,その内容について解説を行う.
・電子回路1で学んだ内容を総括する.
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
アンケート結果確認中
<備考>
(未登録)