理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC200XD（電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 200）メカトロニクスＣＡＤMechatronics CAD
中村 哲夫Tetsuo NAKAMURA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5667 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 金5/Fri.5 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
In practical training, you can experience printed circuit board design by EAGLE, OPAMP circuit design and EMC optimization by LTspice and so on. In the lecture, you can understand CAD (EDA) from a practical perspective point of view, understand how to use it in PCB design / manufacturing factory, semiconductor design / manufacturing factory and so on. Since CAD (EDA) technology is based on technology developed in Silicon Valley as well as semiconductor and ICT technology, I introduce the development environment of US Silicon Valley, and about advanced EDA utilization method such as SoC development Understandable.The score is executed by 4 times reports consisting of 3 times practical work reports (EAGLE, LTspice1 and LTspice2) and the comprehension report. Point allocation of each report is 25% equally.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
実習では、EAGLEによるプリント基板設計，LTspiceによるOPAMP設計、EMC最適化設計を体験する。講義では、CAD(EDA)の役割を整理し、プリント基板設計・製造、半導体設計・製造の位置付けを明確にする。さらにSoC開発など最先端のEDA活用方法についても紹介する。 CAD(EDA)技術は半導体やICT技術と同様にシリコンバレーの開発技術がベースになっているため、米国シリコンバレーの開発体制を紹介し、日本特有のEDA環境についても考察する。
到達目標Goal
CAD(EDA）システムの機能や役割などを包括的に理解する。さらに、プリント基板設計CAD (EAGLE)と回路設計SPICE Simulator(LTspice)を活用し、
１，EAGLEによる回路設計
２，EAGLEによるプリント基板設計
３，LTspiceによる増幅器のシミュレーション
４，LTspiceによるEMIノイズフィルタの設計
を習得する。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
米国を中心に一般的な効率的集中教育プログラム（ブートキャンプ方式）を活用する。具体的には実習モデルを最小単位として、そこを起点に派生技術や応用知識へと発展させる。
１，社会人技術講習で有効だった講習テーマをベースに、学習テーマ用にアレンジする。
２，製品カテゴリからプリント基板技術や半導体技術へと掘り下げる、ブレイクダウン型講習を行う。
３，タイムリーな技術テーマや近年のディジタル機器を対象にして、EDA(CAD)との関わりを解説する。
課題等の提出・フィードバックは「学習支援システム」を通じて行う．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：授業ガイダンスとCADの歴史と発展
講習全体のガイダンスを行う。また、機械系CAD，電気系CADそれぞれの歩みを整理して解説する。
2[オンライン/online]：CAD講習に必要な基礎知識
dB等単位の整理、ポジ・ネガの関係、フィルタの基礎、増幅器の基礎、FFTの原理、電子部品の基礎などを解説する。
3[オンライン/online]：プリント基板レイアウトCADとCAMの連携
Eagle実習に先立ち、プリント基板CADによる設計とプリント基板の製造工程を解説する。
4[オンライン/online]：プリント基板実装工程と部品実装機
多層プリント基板の製造工程、フォトマスクの製作、電子部品の分類、SMT(SMD)とリフロー炉の関係、部品実装機と調整・検査機器などを紹介・解説する。
5[対面/face to face]：EAGLEインストール・実習実演
EAGLEのインストールとEAGLE実習のデモンストレーションを実施する。
6[対面/face to face]：EAGLE実習１（回路図入力）
プリント基板設計CAD(EAGLE)を用いて、二種類のOPAMPを設計する実習を行う。
7[対面/face to face]：EAGLE実習２（プリント基板レイアウト設計）
プリント基板設計CAD(EAGLE)を用いて、レイアウト設計の実習を行う。
8[オンライン/online]：SPICEとEDAによる回路設計・半導体製造工程とEDA
EDA（SPICEシミュレータ）を用いた階層化設計など最先端開発を紹介する。また、半導体開発と連携する半導体製造装置の役割に付いても解説する。さらに、半導体開発の歴史をシリコンバレーの紹介と並行して行う。
9[対面/face to face]：LTspiceのインストール・実習実演
LTspiceのインストールと実習デモンストレーションを実施する。
10[対面/face to face]：OPAMP回路とLTspice実習（１）
SPICEシミュレータ(LTspice)を用いて、二種類のOPAMPをSPICEシミュレーションする実習を行う。
11[オンライン/online]：電磁波対策とEDA
EMI/EMS/EMCそれぞれの意味を解説し、EMIシミュレータによるEMI/EMC対策の例 の紹介、ノイズの原因である、Ｍ結合、容量結合、高調波、波形の歪、信号の反射などを解説する。さらに、電磁波の人体への影響などを解説する。
12[対面/face to face]：EMIフィルタ回路とLTspice実習（２）
電磁波対策用フィルタをLTspiceで設計実習する。また、FFT解析によって、その効果を確認する。
13[オンライン/online]：システム設計とEDA
SoC(System on a Chip)が使われている製品の紹介、SoCとEDAの関係、システム設計とヒトとのかかわりなどを解説する。さらに、日本の特殊事情なども解説する。
14[オンライン/online]：EDAと日本のエレクトロニクス産業
EDA開発で後れを取った日本の事情、ロボット開発にみる日本のエレクトロニクス産業、これからのエレクトロニクス産業などをEDAの延長として解説する。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】前回の講義内容の復習
EAGLE、LTspiceのインストール
テキスト（教科書）Textbooks
講習資料は授業支援システムにアップロードする。
参考書References
EAGLEによるプリント基板製作の素 技術評論社
LTspice入門編 CQ出版社
LTspiceで学ぶ電子回路 オーム社
アナログLSI設計の基礎 オーム社
アナログフィルタ設計の基礎 オーム社
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法: 授業参加を前提として、実習結果のレポートにより総合的に評価する。
提出レポートは、EAGLE実習（配点25%）、LTspice実習１（配点25%）、LTspice実習２（配点25%）、講義理解度レポート（配点25%）により行う。
評価基準: 本科目において設定した達成目標を60%以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
授業中気になった点があれば、積極的な発言を期待する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
ノートパソコン、マウス持参のこと。
特にEAGLE実習、LTspice実習ではWindows PC、マウス必携のこと。
オンライン授業となる場合は、スマートフォンではなくPCで受講のこと。
その他の重要事項Others
対面授業とオンライン授業を組み合わせて実施する。実習は対面で実施し、講義授業はオンラインで実施する。