目次第 1 分冊

学習のねらい ............................................................................ 1第1週

電気回路の基礎 ............................................................................ 3

1.1

アナログ回路とは？ ..................................................................................... 4
1.1.1

アナログとディジタルの違い ....................................................................................4

1.1.2

アナログ回路って何がアナログ？ .............................................................................5

1.1.3

ディジタル回路とは？ ...............................................................................................6

1.1.4

お互いの特徴を生かして共存する .............................................................................8

1.2

オームの法則 ................................................................................................ 91.2.1

もっとも単純でありながら重要な法則 ......................................................................91.2.2

直列合成抵抗 .......................................................................................................... 101.2.3

並列合成抵抗 .......................................................................................................... 111.3

キルヒホッフの法則 ................................................................................... 121.3.1

キルヒホッフの電圧則 ............................................................................................ 121.3.2

キルヒホッフの電流則 ............................................................................................ 131.3.3

電圧と電流を求めてみよう ..................................................................................... 131.4

電源と直流，交流....................................................................................... 15
1.4.1

電圧源 .................................................................................................................... 151.4.2

電流源 .................................................................................................................... 161.4.3直流と交流 ............................................................................................................. 161.4.4

交流の周期と位相 ................................................................................................... 171.5回路部品の性質（R，C，L）...................................................................... 19
1.5.1

抵抗（R）................................................................................................................ 19

1.5.2

コンデンサ（C）..................................................................................................... 20

1.5.3

インダクタ（コイル）（L）...................................................................................... 22『まとめと練習問題』................................................................................. 24
第2週

視野を拡げよう .......................................................................... 272.1

実効値 ........................................................................................................ 282.1.12.2

平均電力で比べる ................................................................................................... 28

交流とインピーダンス................................................................................ 31
2.2.1

三角関数ってめんどくさい ..................................................................................... 31〜i〜2.2.2

波をベクトルで表す−違いだけに着目する−......................................................... 33

2.2.3

複素ベクトルとインピーダンス .............................................................................. 34

2.2.4

交流理論（複素ベクトルを使って電流，電圧を求める）......................................... 38

2.2.5

周波数で考える ...................................................................................................... 40

2.2.6

時間領域と周波数領域 ............................................................................................ 42

2.3

知っていると便利な法則や考え方 .............................................................. 43
2.3.1

インピーダンスの合成 ............................................................................................ 43

2.3.2

分圧，分流の求め方 ............................................................................................... 44

2.3.3

重ね合わせの定理 ................................................................................................... 45

2.3.4

テブナンの定理 ...................................................................................................... 48『まとめと練習問題』................................................................................. 51
第3週

半導体の魅力 ............................................................................. 53

3.1

半導体の基礎（P 形，N 形）....................................................................... 543.1.1

シリコン結晶 .......................................................................................................... 543.1.2N 形半導体.............................................................................................................. 55

3.1.3

P 形半導体.............................................................................................................. 563.2

ダイオード ................................................................................................. 57

3.3

トランジスタ .............................................................................................. 60
3.3.1

バイポーラトランジスタ ........................................................................................ 61

3.3.2

MOSFET ................................................................................................................ 65

3.4

半導体はひねくれ者 ................................................................................... 69『まとめと練習問題』................................................................................. 70
第4週

電子回路の見方，考え方............................................................... 734.1

非線形特性の憂うつ ................................................................................... 744.2折れ線で考える .......................................................................................... 774.3

小信号という考え方 ................................................................................... 794.4

等価回路ってなんだろう？......................................................................... 814.54.4.1近似による等価回路 ............................................................................................... 814.4.2

条件なし等価回路 ................................................................................................... 82

近似ってずるい？....................................................................................... 83『まとめと練習問題』................................................................................. 85
STEP UP .............................................................................................. 87
参考文献................................................................................................ 89
練習問題の解答 ....................................................................................... 90
索

引................................................................................................... 97〜 ii 〜■ 第 1 週 ■電気回路の基礎〜電子回路の基本は電気回路から〜【学習のポイント】
この週では，「電気回路の基礎」と題して，アナログ回路の理解に大切な基礎をお話しします。一口にアナログ回路といっても範囲が広いので，この講座では，テレビやステレオなど一般家電製品に使われる電子回路分野のアナログに焦点を当てます。
まずは，アナログ回路の意味を明確にしてから学習の土台となる電気回路の基礎を学習しましょう。ここで，最も大事なのが「オームの法則」と「キルヒホッフの法則」です。そして最後に電気回路の基本部品である R，C，L の性質と主な利用目的について学びます。

〜3〜

アナログ回路入門

5 5 5 5

第 1 分冊アナログ回路の弱点は，ノイズに弱い点です。例えば，図 1.3 のようにアナログ信号を伝送路を経由して送る場合，途中でノイズが混じると波形が変化しますが，残念ながら受信信号を見ただけではノイズと元の信号を区別できません。というのも，ア
ナログ信号の値の取り方は，無限にあるので，そのすべての可能性を信号と考えなければならないからです。したがって，混じったノイズを除去できないのです。一方，アナログ回路の良さは，リアルタイムで多くの情報を処理できる点です。無限の表現が可能ということならば，より多くの情報を波形を使って瞬時に伝えることができます。
ノイズ

伝送路t0

送信信号

ノイズt0

受信信号を見ただけでは信号とノイズの受信信号区別ができず，ノイズが除去できない
図 1.3

1.1.3

アナログ信号のノイズ

ディジタル回路とは？

では，アナログ回路と比べてディジタル回路は何が違うのでしょうか。ディジタルが離散量であったことを考えると，ディジタル回路は飛び飛びに変化する離散信号を入力し処理する回路といえます。例えば，パソコンは典型的なディジタル回路ですが，内部では，信号が図 1.4 のようにパルス状になっています。このとき大事なのはパルスの形状ではなく，あるタイミングで値を調べたときの高低差がはっきりしているかどうかです。図 1.5（a），（b）をご覧下さい。この二つの電圧波形は，波形が違うのでアナログ回路の世界では別信号となりますが，ディジタルの世界では同じです。

V

なぜなら，ディジタル回路では図の矢印のように飛び飛びのタイミングで電圧レベルを読み取り，ある基準電圧と比較しt0て高いか低いかの 2 値判定をするからで〜6〜

図 1.4

ディジタル信号電気回路の基礎

5 5 55

第1週

V

二値判定基準t0（a）

二値判定基準t0（b）
図 1.5

ディジタル信号す。この結果が同じならディジタル信号として同じといいます。よって，図 1.6（a）のディジタル信号が伝送途中のノイズ侵入によって図 1.6（b）のように波形が歪んでも，2 値判定さえ正しくできれば，波形を整形し直して図 1.6（c）のように送信信号を再生することができます。この結果，ノイズを除去することができるので，ノイズの蓄積がなく，それゆえノイズに強いと言われます。例えば，ディジタル放送テレビ
は画像信号をディジタル処理するのでノイズの影響を抑えることができ，鮮明な画像を映すことができます。
一方，ディジタル回路の弱点は，アナログ回路と比べて処理に時間がかかることです。
音声のように私たち人間が扱う信号にはアナログが多いのですが，これをディジタル回路で処理するには信号をアナログからディジタルに変換する処理が必要です。この
V判定
基準値V

ノイズ
伝送路

0t

0t（b）ノイズで歪んだ波形（a）送信信号
波形歪みが起こっても二値判定を誤らなければ信号を完全に復元できるためノイズに強いV

整形

0（c）整形された信号（ノイズ除去）図 1.6

ディジタル信号のノイズ〜7〜t