2020年秋学期 - アナログ・デジタル電子回路基礎 / FUNDAMENTALS OF ANALOG AND DIGITAL CIRCUIT

B6136
アナログ・デジタル電子回路基礎
FUNDAMENTALS OF ANALOG AND DIGITAL CIRCUIT

特設科目
Special Seminars
4 単位

実施形態	完全オンライン
開催日程	秋学期金曜日３時限,金曜日４時限
担当教員	高汐一紀（タカシオカズノリ）
関連科目	前提科目（関連）: B6046,04170,B6050,B6027,03190,B6007,03060
開講場所	SFC
授業形態	講義、実習・演習
履修者制限
履修条件
使用言語	日本語
連絡先	kazu@sfc.keio.ac.jp
授業ホームページ
同一科目
学生が利用する予定機材/ソフト等	実習課題で使用する電子工作機材および電子部品（詳細は講義内で指示します） Your own tools and components for electronic work (details will be given in class)
設置学部・研究科	総合政策・環境情報学部
大学院プロジェクト名
大学院プロジェクトサブメンバー
ゲストスピーカーの人数	0
履修選抜・課題タイプ=テキスト登録可	false
履修選抜・選抜課題タイプ=ファイル登録可	false
GIGAサティフィケート対象
最終更新日	2020/08/17 12:49:42

科目概要

授業シラバス

主題と目標／授業の手法など

コンピュータの基礎となるデジタル電子回路．コンピュータシステムと人とのインタラクションの基礎となるアナログ電子回路．ミクロな視点で見れば物理的な特性に何ら変わりのない両者ですが，マクロな視点で見ると，電気をエネルギーとして有効に利用するためのアナログ電子回路，電気を情報の伝達や処理の手段として用いるデジタル電子回路と，はっきりとした違いが見えてきます．本科目では，コンピュータアーキテクチャや電子工作を理解する上で必要不可欠である，アナログ電子回路とデジタル電子回路の基礎を体系的に修得することを目指します．講義では，電気回路の基礎，各種受動素子や能動素子を用いた代表的アナログ電子回路の構成法，さらには，論理演算回路の実現方法と，それらの組合せとして実装される様々なデジタル電子回路までを網羅的に解説し，シミュレータ上での演習や実回路での実験を通して，その内容を深く理解してもらいます．いずれも SFC でデザインやモノ創りを学ぶ学生や，コンピュータシステムを学ぶ学生には必要不可欠な知識とスキルです．

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Digital electronic circuits are the underlying basis of the computer. And analog electronic circuits are also essential to our daily life, which have been used in devices for human-computer interaction. There is no difference of physical characteristic between the both circuits if you look at the micro point of view. But looking at the macro point of view, the both circuits have clear differences. Analog circuits are designed focusing on the effective use of electricity as energy, while digital circuits are used for transmitting and processing of electrical information. This course trains students to learn the basics of both of the analog electronic circuit and the digital electronic circuit systematically, which are essentials to understand computer architecture, sensors and electronic actuators. In this class, we will comprehensively discuss topics, from the basis of electronic circuits, the construction methods of analog circuits and digital logic circuits, to various digital electronic circuits implemented as a combination thereof. Through experiments in exercises on a simulator and actual circuits, the learner will have a deep understanding of each topic.

教材・参考文献

適宜，講義の中で指定します．

提出課題・試験・成績評価の方法など

講義各回で出題される小課題への解答，ならびに，2回の実習課題に関するレポートの内容により評価します．

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Having to give grades will be done based on answers to small assignments in each lecture and reports on two practical exercises.

履修上の注意

授業計画

第1回イントロダクション
[Introduction]

■ 電気回路と電子回路
■ アナログ信号とデジタル信号
■ 講義の目標と進め方
■ 前提となる知識の確認

Aims and Policies / Confirmation of basic knowledge and skills / Electric and Electronic circuit / Analog and Digital

第2回イントロダクション
[Introduction]

■ ソフトウェアのインストール
■ 演習

Software installation / Exercise

第3回アナログ回路を読む
[Analog Circuit]

■ 電子回路の構成要素
■ 電子回路の基礎的解析法
■ アナログ回路シミュレータ

Elements constructing electronic circuit / Basic analysis approach / Analog circuit simulator

第4回アナログ回路を読む
[Analog Circuit]

■ 演習

Exercise

第5回受動素子
[Passive Devices]

■ 抵抗器，キャパシタ，インダクタ
■ フィルタ回路
■ 発振回路

Resistor, Capacitor and Inductor / Filter circuit / Oscillator circuit

第6回受動素子
[Passive Devices]

■ 演習

Exercise

第7回能動素子と増幅作用
[Active Devices and Amplification]

■ ダイオードとトランジスタ
■ CMOS 回路とトランジスタの増幅作用
■ MOS トランジスタ増幅回路
■ 増幅回路の周波数応答

Diode and transistor / CMOS circuit and transistor amplifier circuit / MOS transistor amplifier circuit / Frequency response of amplifier circuit

第8回能動素子と増幅作用
[Active Devices and Amplification]

■ 演習

Exercise

第9回作動増幅回路とオペアンプ
[Op-Amp]

■ 作動増幅回路の動作
■ オペアンプとその応用

Differential amplification circuit / Op-amp and its applications

第10回作動増幅回路とオペアンプ
[Op-Amp]

■ 演習

Exercise

第11回アナログ回路設計
[Design of Analog Circuit]

■ 演習：オーディオアンプの設計

Exercise: Design and implementation of audio amplifier

第12回アナログ回路設計
[Design of Analog Circuit]

■ 演習：オーディオアンプの設計

Exercise: Design and implementation of audio amplifier

第13回論理回路
[Logic Circuit Design]

■ 論理演算
■ CMOS 回路によるスイッチング動作
■ 論理演算回路の構成

Logic operations / Switching operation of CMOS circuit / Construction of logic operation circuit

第14回論理回路
[Logic Circuit Design]

■ 演習

Exercise

第15回論理の可視化法
[Visualization of Logic]

■ ブール代数と論理回路
■ カルノー図

Boolean algebra and logic operation circuit / Karnough map

第16回論理の可視化法
[Visualization of Logic]

■ 演習

Exercise

第17回アナログとデジタルの狭間
[Between the Analog and the Digital]

■ サンプリング定理
■ A/D 変換 -アナログのモザイク化-
■ D/A 変換 -デジタル情報の翻訳-

Sampling theorem / A/D converting / D/A converting

第18回アナログとデジタルの狭間
[Between the Analog and the Digital]

■ 演習

Exercise

第19回組合せ回路
[Combinational Circuit Design]

■ エンコーダとデコーダ
■ 比較回路
■ パリティ回路

Encoder and decoder / Comparison circuit / Parity circuit

第20回組合せ回路
[Combinational Circuit Design]

■ 演習

Exercise

第21回演算回路
[Arithmetic Circuit Design]

■ 加算器／並列加算器
■ 減算器／加減算器
■ 乗算器／除算器

Accumulator (Adder) and Parallel Adder / Subtracter and Adder-subtracter / Multiplier and Divider

第22回演算回路
[Arithmetic Circuit Design]

■ 演習

Exercise

第23回順序回路
[Sequential Circuit Design]

■ RS フリップフロップの構造と動作
■ JK フリップフロップの構造と動作
■ D フリップフロップの構造と動作
■ T フリップフロップの構造と動作

RS Flip-flop / JK Flip-flop / D Flip-flop / T Flip-frlp

第24回順序回路
[Sequential Circuit Design]

■ 演習

Exercise

第25回カウンタとレジスタ
[Counter and Register]

■ 非同期式カウンタの構造と動作
■ 同期式カウンタの構造と動作
■ シフトレジスタの構造と動作

Asynchronous type counter / Synchronous type counter / Shift register

第26回カウンタとレジスタ
[Counter and Register]

■ 演習

Exercise

第27回デジタル回路設計
[Design of Digital Circuit]

■ 演習：例題デジタル回路の設計・実装

Exercise: Exercise: Design and implementation of an example digital circuit

第28回デジタル回路設計
[Design of Digital Circuit]

■ 演習：例題デジタル回路の設計・実装

Exercise: Exercise: Design and implementation of an example digital circuit

第29回課題の再チャレンジ
[Re-Try Week]

各回で消化しきれなかった課題に取り組みます．

Additional week to re-challenge on the subjects that could not be completed in each class.

第30回課題の再チャレンジ
[Re-Try Week]

各回で消化しきれなかった課題に取り組みます．

Additional week to re-challenge on the subjects that could not be completed in each class.

15回目に相当するその他の授業計画

＊デジタル回路設計＊（演習：例題デジタル回路の設計・実装）

*Design of Digital Circuit* (Exercise: Exercise: Design and implementation of an example digital circuit)