科目責任者 | 熊谷 寛 (※) |
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担当者 | 稻岡 秀検 (※), 小川 恵美悠, 小菅 智裕 (※) |
科目概要 | 3年 (1単位・必修) [医療工学科 臨床工学専攻] |
電子工学の基礎理論を、実習を通して理解することを目標とする。
この科目は学位授与方針(ディプロマ・ポリシー)の①②③に関連する。
【教育内容】
電子工学の基礎を、実習を通して体系的に理解し、医療現場で起こる様々な電気現象を理解するために、基礎から応用まで結びついた一連の基礎的な実習を行う。実習項目は下記の通りである。
1)ダイオード・トランジスタの基礎(ダイオードの特性を測定し、電源回路の基礎を理解する。トランジスタの静特性の測定、交流増幅回路の作成)。
2)演算増幅回路の基礎(反転・非反転増幅回路、加減算回路、差動増幅回路、微積回路等の入出力特性、周波数特性)
3)論理回路(TTLの入出力特性、基本ゲート回路の理解、フリップフロップの作成、パルス発生回路の作成、カウンタ回路の作成)。
最後に各実習をまとめて発展的実習を行い、電子工学の基礎理論を習熟できる。
【教育方法】
授業形態:実習・実技
実習を通して計測機器の操作方法、測定誤差の概念、理論値と実測値との違いについて系統的に理解させる。
口頭試問の課題については、口頭試問終了直後に、口頭試問の出題の意図、模範解答、模範解答に至るまでの考え方について解説を行う。
回 | 項目 | 授業内容 | 担当者 | 日時 |
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1~9回 | 【対面】 実験1 ダイオードとトランジスタ | 1-1. ダイオードの静特性の測定を行う。 1-2. ダイオードを用いて半波整流回路・平滑回路を作成し、入出力波形を観測する。 1-3. ダイオードを用いて全波整流回路を作成し、入出力波形を観測する。 2-1. ダイオードを用いてクリッパ回路、スライサ回路を作成し、入出力波形を観測する。 2-2. ツェナーダイオードの静特性の測定を行う。 2-3. FETの静特性の測定を行う。 3-1. バイポーラトランジスタの静特性の測定を行う。 3-2. バイポーラトランジスタの静特性を用いた交流増幅回路を作成し、入出力波形を観測する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 9/28③④⑤ 10/5③④⑤ 10/12③④⑤ |
10~12回 | 【対面】 実験2 演算増幅回路1(基礎) | 1. 演算増幅器を用いた反転増幅回路を作成し、周波数特性の測定を行う。 2. 演算増幅器を用いた非反転増幅回路を作成し、周波数特性の測定を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 10/19③④⑤ |
13~15回 | 【対面】 実験3 演算増幅回路2(応用1) | 1. 演算増幅器を用いたボルテージフォロワを作成し、その動作を確認する。 2. 演算増幅器を用いた加算回路を作成し、電圧の加算を行う。 3. 演算増幅器を用いた減算回路を作成し、電圧の減算を行う。 4. 演算増幅器を用いた差動増幅回路を作成し、CMRRを測定する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 10/26③④⑤ |
16~18回 | 【対面】 実験4 演算増幅回路3(応用2) | 1. 演算増幅器を用いた微分回路を作成し、微分演算の確認と周波数特性の測定を行う。 2. 演算増幅器を用いた積分回路を作成し、積分演算の確認と周波数特性の測定を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 11/2③④⑤ |
19~24回 | 【対面】 実験5 デジタル回路 | 1-1. TTLの入出力特性の計測、閾値の計測を行う。 1-2. NAND回路により基本ゲート論理回路を実現する。 1-3. 論理回路による半加算器、全加算器を実現する。 2-1. 各種フリップフロップの動作を確認する。 2-2. 無安定マルチバイブレータによるパルス発生器を作成する。 2-3. 各種カウンタを作成し、動作確認を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 11/9③④⑤ 11/16③④⑤ |
25~30回 | 【対面】 実験6 発展実習 | 1-1. 二次のローパスフィルタを作成する。 1-2. 二次のローパスフィルタの過渡応答特性と周波数特性を測定する。 1-3. 二次のローパスフィルタを用いて波形の変形を確認する。 2-1. 各種回路を組合せた気泡検出システムを作成し、その動作を確認する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 小川 恵美悠 | 11/30③④⑤ 12/7③④⑤ |
◆実務経験の授業への活用方法◆
研究所での経験を踏まえ、実際の工場などで用いられる、電子デバイスを用いての測定系について実例を挙げて解説する。
企業での機器開発経験を踏まえ、医用電子工学における原理や応用例の解説、回路組立て・実験を安全に遂行するための実習指導を行う。
1. ダイオード・トランジスタの静特性について説明でき、交流増幅回路を作成することができる。
2. 演算増幅器を用いた各種回路を作成でき、その動作について説明できる。さらに、各種回路の周波数特性を正確に計測できる。
3. 基本的な論理回路の動作を説明できる。これらの論理回路を組み合わせてフリップフロップ・カウンタ回路、発振回路を作成でき、さらにその動作について説明できる。
4. 発光素子、受光素子、演算増幅器および論理回路を用いた応用回路を作成でき、その有用性について説明できる。
口頭試問(35%)、レポート(35%)、実習ノート(10%)および期末試験(20%)によって総合判定する。
【授業時間外に必要な学習時間:-時間】
予習
本実習は、電子工学Ⅰ、電子工学Ⅱの講義と連携して行うので、それぞれの講義内容を理解しておくこと。
また実習書に目を通して実習内容の概要を把握しておくこと。
復習
実習終了後に、該当する範囲の電子工学Ⅰ、電子工学Ⅱの講義内容を確認すること。
種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
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教科書 | 電子工学実習 ※教員より配布 | 北里大学医療衛生学部編 | |
参考書 | 臨床工学技士のための基礎電子工学 | 稻岡秀検ほか | コロナ社 |
科目ナンバリングコード: CE204-SS20