アナログ設計無料 · 初級から実践へ

アナログ回路設計

低電圧アナログ設計の実践的な基礎を学びます。DC回路網を解き、過渡応答と周波数応答を予測し、トランジスタのバイアス、帰還増幅器、フィルタを設計して、モデルの限界を明示したセンサ信号経路を検証します。

回路解析増幅器フィルタSPICEALcad

マイラーニング

このコースで学ぶこと

電圧、電流、電力、負荷の影響、部品の限界を計算する
節点解析とテブナンのDCモデル、RC/RL時間応答を解く
フェーザの振幅・位相と一次のボード線図を読む
仮定を明示してダイオード、BJT、MOSの動作点を見積もる
オペアンプ帰還を設計し、振幅範囲、帯域、スルー、雑音を検査する
回路図の接続表を用意し、低電圧センサの増幅器とフィルタを検証する

はじめる前に

ブラウザー演習は教育用モデルで、HDLのコンパイルや実行は行いません。配布ソースを別途実行する場合は、OSに合ったDigital Design Studioの手順に従い、必要な操作ではログインしてください。

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カリキュラム

電圧、電流、電力、保存則
- 電圧はラベルではなく差である概念
  基準節点を選び、単位を換算し、抵抗の電圧を計算します。
- 電流、電力、部品の限界概念
  電荷の流れとエネルギーの流れを区別し、抵抗の消費電力を確認します。
- KCLとKVLで回路を解けるようにする概念
  分圧器の電流と電圧の式を一貫して書きます。
- 確認：符号を一貫させた分圧器理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。
節点解析、等価回路、負荷の影響
- 複数電源につながる節点を解く概念
  回路図を1つの節点方程式にし、枝電流を確認します。
- テブナン等価回路は負荷動作を保つ概念
  線形電源回路網を開放電圧と抵抗に置き換えます。
- 負荷が測定値を変える概念
  無限インピーダンスを仮定せず、計器と増幅器入力の負荷を計算します。
- 実習：負荷付き分圧器を予測・シミュレーションする実習
  DC動作点を実行し、電源電流と負荷電流を区別します。
蓄積エネルギーと時間応答
- コンデンサは電圧変化と電流を結ぶ概念
  容量、電荷、エネルギー、初期条件を一貫して使います。
- インダクタは電流変化と電圧を結ぶ概念
  RL時定数を計算し、電流の連続性を理解します。
- RCステップ：初期値、最終値、時定数概念
  コンデンサから見た抵抗で充電、放電、整定を予測します。
- 確認：コンデンサの負荷と整定理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。
フェーザと周波数応答
- フェーザは正弦波の定常状態を表す概念
  RMS、ピーク、位相を分けて複素インピーダンスを使います。
- ボード線図の振幅と位相を読む概念
  一次のコーナー、デシベル、意味あるテスト周波数を計算します。
- 実習：時定数とACコーナーを結ぶ実習
  同じ回路で過渡解析と小信号AC解析を行います。
- 確認：RMSとローパスのコーナー理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。
ダイオードとトランジスタ動作点
- ダイオードモデルは問いに合わせる概念
  一定電圧降下の近似を使い、その限界を特定します。
- BJTバイアスで小信号の余地を作る概念
  エミッタ抵抗による帰還を備えた動作点と小信号利得を見積もります。
- MOSFETバイアスと平方則モデルの限界概念
  しきい値、オーバードライブ、動作領域、微小変化の利得を区別します。
- 確認：矛盾するトランジスタバイアス理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。
オペアンプと帰還
- 負帰還と仮想短絡の条件概念
  入力電圧が近くなるのは、帰還ループが機能するためだと説明します。
- 反転増幅器は電流の釣り合いを使う概念
  利得、入力抵抗、中間電源基準の出力を計算します。
- 非反転段は入力極性を保つ概念
  基準周りの利得を設計し、バッファと電力源を区別します。
- 出力範囲、帯域、スルーレートは別々の限界概念
  理想利得を信頼する前にDC余裕と動的要件を検査します。
フィルタと雑音
- 出力節点でローパスかハイパスかを選ぶ概念
  電源抵抗と負荷抵抗を考慮して一次フィルタを設計します。
- 実習：増幅とフィルタを分ける実習
  教育用の利得段とRC極をシミュレーションし、省略するモデル特性を示します。
- 雑音は帯域幅に依存する誤差予算概念
  抵抗雑音を見積もり、独立寄与を二乗和平方根で結合します。
- 確認：信号帯域と雑音帯域理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。
測定、回路図の準備、センサの総合課題
- 許容差と測定不確かさは別々に予算化する概念
  受け入れ範囲を選ぶ前にコーナーと利得の極値を計算します。
- 接続表から信頼できる回路図へ概念
  特定エディタのバックエンドを仮定せず、低電圧回路を描いて確認します。
- 総合実習：低電圧センサ増幅器とフィルタ実習
  物理限界を明示し、利得11のセンサ経路を設計、シミュレーション、説明します。
- 最終確認：証拠と総合課題の限界理解度チェック
  先に進む前にモデル、計算、解釈を確認します。