2024年度 学院等開講科目 工学院 情報通信系
線形回路
- 開講元
- 情報通信系
- 担当教員
- ISLAM A K M MAHFUZUL
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 月5-6 (S4-201(S421)) / 木5-6 (S4-201(S421))
- クラス
- -
- 科目コード
- ICT.I207
- 単位数
- 200
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2025年3月17日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
本講義では、回路解析で必要な時間領域と周波数領域の解析を学ぶ。そこで、フーリエ変換とラプラス変換を学ぶ。そして、線形性や時不変性の概念を学んだ後に線形時不変回路における周波数応答を修得し、規模の大きな回路の組織的な解析法として節点解析、閉路解析、さらに２端子対回路の表現方法とその性質を学ぶ。また、回路素子が空間の１点に集中している場合だけでなく空間に渡って分布している分布定数回路も必要になる。さらに回路設計で重要な概念となるインピーダンス整合についても学ぶ。本講義では集中定数回路及び分布定数回路の時間領域動作や周波数領域動作の基本的な考え方を理解し、線形回路の解析方法の基礎を修得する。
現代の情報システムを支える電子回路の設計や解析を行うためには線形回路の基礎知識が必須となる。線形回路は電子回路設計の基礎であると同時に、その考え方は電子回路以外の線形システム設計にも幅広く応用できるので、その解析手法に習熟してほしい。
到達目標
本講義によって次のような能力を修得する。
１） フーリエ変換とラプラス変換を使用して回路解析ができるようになる。
２） 線形時不変回路を解析できるようになる。
３） インパルス応答、ステップ応答を理解できるようになる。
４） ２端子対回路の解析ができるようになる。
５） 分布定数回路を理解し、利用できるようになる。
６） インピーダンス整合の概念を理解し、回路設計において考慮できるようになる。
キーワード
線形時不変回路、ラプラス変換、インパルス応答、畳み込み積分、分布定数回路、インピーダンス整合
学生が身につける力
- 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)
授業の進め方
授業は毎回前回の復習を行った後に多くの例題を使いながら各回の内容を説明し、最後に発展的内容を述べる。授業最後に演習問題を提示する場合がある。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 数学的基礎、線形回路とは | 線形回路の数学的基礎の説明 (1) |
| 第2回 | フーリエ級数展開とフーリエ変換 | 線形回路の数学的基礎の説明 (2) |
| 第3回 | ラプラス変換とその性質 | 線形回路の数学的基礎の説明 (3) |
| 第4回 | 畳み込み積分 | 畳み込み積分の概念の説明 |
| 第5回 | ラプラス変換による線形回路解析、線形時不変回路の周波数応答 | ラプラス変換を用いた線形回路解析の手法及び線形回路の周波数応答の説明 |
| 第6回 | 節点解析と閉路解析 | 節点解析と閉路解析の手法の説明と例題による解法の説明 |
| 第7回 | 線形時不変回路の安定性及び時間応答（インパルス応答、ステップ応答） | 線形回路の安定性の説明とインパルス応答、ステップ応答の説明 |
| 第8回 | ２端子対回路とその表現（Ｚ行列、Ｙ行列、Ｆ行列、Ｓ行列、相互接続） | Z行列、Y行列、F行列、S行列等を例題を利用して説明 |
| 第9回 | ２端子対回路の性質（可逆定理、２端子対リアクタンス回路の性質） | 例題を利用した可逆定理、２端子対リアクタンス回路の説明 |
| 第10回 | ２端子対回路の構成 (フィルタの基礎） | ２端子対回路の代表としてフィルタの種類と特性について説明 |
| 第11回 | フィルタ回路（LC２端子対回路）の合成 | フィルタ回路の構成方法を説明 |
| 第12回 | 分布定数回路と集中定数回路, ネットワークアナライザ | 分布定数回路の概念の説明とその微分方程式の導出 |
| 第13回 | 分布定数回路の反射と透過、定在波 | 分布定数回路で起こる反射と透過の説明及び類似した他の物理現象の説明 |
| 第14回 | 最大電力伝送定理とインピーダンス整合 | 分布定数回路によるインピーダンス整合及びその概念で説明できる他の物理現象の説明 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
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。
教科書
とくに定めない。必要に応じて授業中に資料をT2SCHOLAを通じて配布する。
参考書、講義資料等
高木茂孝著、線形回路理論、朝倉書店 (ISBN 978-4-254-22163-3)
柳澤健、回路理論基礎、電気学会(ISBN4-88686-204-7 C3054)
成績評価の方法及び基準
線形時不変回路の解析方法を習得したことをクイズ、理解度確認、期末試験もしくはそれらに相当するレポートにより評価する．
クイズは20点、理解度確認及び期末試験は各40点満点である．
関連する科目
- ICT.I203 ： 交流回路
- ICT.I312 ： 線形電子回路
履修の条件・注意事項
交流回路を履修しているか、同等の知識があること
連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
担当教員のメールアドレスが現在未定であるが、メールにて連絡をすること
オフィスアワー
随時。事前にメールまたは電話で連絡して来室すること。