現代の集積回路では回路全体に対するデジタル電子回路の占める割合が多くなっているが、大容量化していく無線通信システムや高速の信号を扱う場合などでは最先端のアナログ電子回路に関する知識と技術が必須となっている。本講義では、まず、アナログ電子回路の設計に必要なトランジスタの基礎的な動作特性を解説し、それらを等価回路として置く方法について学んでいく。次に、それらトランジスタを用いた増幅回路について各種接地回路と周波数特性を示し基礎となる回路動作を学ぶ。また、トランジスタの特性ばらつきや回路における雑音源と非線形特性からくる歪みについても紹介し、最後に、カレントミラー回路、差動増幅回路、負帰還回路、演算増幅回路、発振回路など各種回路について、動作原理と設計についてひとつずつ学んでいく。
本講義を履修することによって、バイポーラおよびMOSトランジスタの基本的な動作について理解しトランジスタの等価回路での表現の仕方を習得する。得られた等価回路から基本的な増幅回路の動作を理解し、設計方法を修得する。また、トランジスタを用いた各種回路を学び、動作原理と利用方法を説明でき、さらに応用していけるようになることを目標とする。
本講義を履修することによって次の能力を修得する
1)トランジスタの小信号等価回路モデルをその基本動作から導き使うことが出来る
2)トランジスタを用いた増幅回路の増幅率を計算でき、また簡単な回路を設計できる。回路の周波数特性を計算することが出来る
3)トランジスタの特性ばらつき、雑音、非線形性による歪みなどの諸特性を利用することが出来る
4)カレントミラー回路、差動増幅回路、負帰還回路、演算増幅回路、発振回路など各種回路の動作を解析出来る
アナログ電子回路, トランジスタ, 増幅回路, ばらつき, 雑音, 非線形性, カレントミラー回路, 差動増幅回路, 負帰還回路, 演算増幅回路, 発振回路
✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
✔ ・電気電子分野の基礎専門力 |
毎回の講義の前半で復習を兼ねて前回の演習問題の解答を解説します。講義を通して回路動作などについて学び、最後にその日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらいます。各回の学習目標をよく読み、課題を予習・復習で行って下さい。
授業計画 | 課題 | |
---|---|---|
第1回 | MOSトランジスタとバイポーラトランジスタの基本特性 | MOSトランジスタとバイポーラトランジスタの電流特性に関する式の導出や特性の図示 |
第2回 | 基本増幅回路とトランジスタのバイアス | バイアス回路の設計に関する問題 |
第3回 | 小信号等価回路 | 基本増幅回路の増幅率計算 |
第4回 | 各種接地回路1 | 増幅率と入出力インピーダンスの導出 |
第5回 | 各種接地回路2 | 他段の回路および各種接地回路における増幅動作の計算 |
第6回 | 周波数特性1 | 骨格ボード線図による周波数特性の図示① |
第7回 | 周波数特性2 | 骨格ボード線図による周波数特性の図示② |
第8回 | これまでの授業内容まとめと理解度の確認 | 第1回から第7回までの理解度確認と到達度自己評価 |
第9回 | pMOSFET、歪み、トランジスタのばらつき | pMOSFETを用いた回路の計算。非線形特性がある場合の出力。 |
第10回 | 回路内の雑音 | 雑音の計算 |
第11回 | カレントミラー回路と差動増幅回路 | カレントミラー回路に関する問題。差動増幅回路に関する問題。 |
第12回 | 負帰還回路 | 負帰還回路におけるループ利得と安定性に関する問題 |
第13回 | 演算増幅回路 | 演算増幅回路の周波数特性に関する問題 |
第14回 | 発振回路 | 演算増幅器を用いた発振回路に関する問題 |
学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
「はじめてのアナログ電子回路 基本回路編」(松澤 昭 著、講談社)
テキストはOCW/OCW-iにアップロードされたものを各自印刷。
トランジスタを用いたアナログ電子回路に関する理解度を評価する。中間試験35%、期末試験40%、演習点25%として評価する。
電気回路第一(EEE.C201.R)、電気回路第二(EEE.C202.R)を履修していること。もしくは同等の知識を有すること。
鈴木左文 (Mail: suzuki.s.av[at]m.titech.ac.jp, Tell: 03-5734-3039)
Pham Nam Hai (Mail: pham.n.ab[at]m.titech.ac.jp, Tell: 03-5734-3934)
メールにてアポイントをとる。