平成27年度 沼津工業高等専門学校シラバス
４年

線形回路解析

電子制御工学科

Linear Circuit Analysis

通年

講義

科目
必修

２学修単位 (講義60+自学自習30)

長澤 正氏
担当

NAFASAWA Masashi

授業の概要
近年、世界的なエネルギー問題や環境問題が深刻化し、産業界においても、様々な角度からこれらの問題に対する対策を進めている。一方、工学技術の進展に伴い情報のデジタル化が進み、発展した情報技術を活用して、エネルギーや資源を有効に活用する”エネルギー革命”が今まさに起こっているところである。その中で、極めて効率的な変換や伝送が可能な電気エネルギーの担う役割は非常に重大であり、材料や設計技術、解析技術の進展も相まって、従来用いられなかった用途にまで電気回路の活用の場が広がっている。
本講義では、３年までに学んだ電気回路理論を、線形回路として解析学的な立場からまとめ、電気エネルギーや信号の伝送に利用可能な”伝送回路”としての取り扱い方を学ぶ。そのために、まず電気回路網を線形システムの一つと捉え、ラプラス変換や複素関数等を用いて、線形回路の入出力関係を様々な解析的手法によって表現する。次に、通信ケーブルや送電線などを取り扱う際に必要となる分布定数回路の考え方を学ぶ。最後に、これら線形回路の解析、調査、設計を行う際に重要となる考え方として、様々な信号の本質的な特徴を捉えるフーリエ変換の基本を身につける。本講義で学習する信号の取り扱い方法は、線形システム論の上に成り立っており、電気回路のみならず様々な線形現象の基礎となる考え方である。
目標
説明
1
技術者の社会的役割と責任を自覚する態度
2
自然科学の成果を社会の要請に応えて応用する能力
本校学習・教育目標（本科のみ）○
3
工学技術の専門的知識を創造的に活用する能力
4
豊かな国際感覚とコミュニケーション能力
5
実践的技術者として計画的に自己研鑽を継続する姿勢
実践指針
実践指針のレベルプログラム学習・教育目標（プログラム対象科目のみ）（プログラム対象科目のみ）（プログラム対象科目のみ）
C. 工学的な解析・分析力及びこれらを創造的に統合する能力(C1) 機械工学、電気電子工学、情報工学、応用化学、生物工学、材料工学などの専門的技術を身につ (C1-3)機械工学、電気電子工学、情報工学、応用化
け、これらの技術を複合的に活用して、環境エネル学、生物工学、材料工学のいずれかの課題に、修得しギー工学、新機能材料工学、医療福祉機器開発工学 た専門知識を応用できる。
等の分野に創造的に応用することができる。

授業目標
１．システムの線形性を説明できる
２．基本回路の過渡現象をラプラス変換を用いて解き、解の物理的意味を説明できる
３．線形回路網の回路方程式を立てることができ、それを行列で表現できる
４．一端子対回路網の性質を説明でき、簡単な回路合成ができる（(C1-3)
５．二端子対回路網の伝達関数、周波数特性、基本的な信号に対する応答を求めることができ、フィルタへの応用ができる(C1-3)６．分布定数回路の基礎方程式を、代表的な境界条件の下に解くことができる
７．回路の解析に当たり分布定数回路として扱うべき対象について説明できる(C1-3)

第1回
第2回
第3回
第4回
第5回
第6回
第7回
第8回
第9回
第10回
第11回
第12回
第13回
第14回
第15回
第16回
第17回
第18回
第19回
第20回
第21回
第22回
第23回
第24回
第25回
第26回
第27回
第28回
第29回
第30回

ガイダンス

授業計画
プログラムの学習・教育目標、授業概要・目標、スケジュール、評価方法と基準等の説明。線形回路の定義と性質。

基本回路の過渡現象 微分方程式を用いた過渡現象解析
基本回路の過渡現象 RLC回路の過渡現象解析
基本回路の過渡現象 ラプラス変換の定義と性質
基本回路の過渡現象 基本的なラプラス変換
基本回路の過渡現象 ラプラス変換を用いた過渡現象解析
基本回路の過渡現象 インパルス応答
一端子対回路網
一端子対回路網イミタンス関数
一端子対回路網
イミタンス関数の性質
一端子対回路網
正実関数
一端子対回路網
正実関数の判定と回路合成
一端子対回路網
一端子対回路網リアクタンス関数の合成法
一端子対回路網RCおよびRL回路の合成法
総合演習
総合演習演習
中間試験
中間試験
二端子対回路
二端子対回路網の行列による表示
二端子対回路
Zパラメータ、Yパラメータ、Fパラメータ
二端子対回路
回路網の接続フーリエ級数フーリエ級数時間領域と周波数領 フーリエ級数からフーリエ変換へ
二端子対回路フィルタ
二端子対回路フィルタの周波数特性
二端子対回路演習
分布定数回路
分布定数回路の基本式
分布定数回路無損失線路、特性インピーダンス
分布定数回路
反射、インピーダンス整合、定在波
分布定数回路
整合終端、短絡終端、開放終端
分布定数回路
分布定数回路演習
総合演習
学年末試験
試験結果の返却

授業目標1〜7について小テスト、定期試験で出題した問題に解答できるかどうかにより評価する。
評価方法
評価基準：小テスト 20%、定期試験80% 授業目標４(C1-3)、5(C1-3)、７(C1-3)の評価が最低基準（６割）以上で、かつ科目と基準全体の合計が６０点以上の場合を合格とする。
教科書等 電気回路Ⅱ 遠藤 勲，鈴木 靖 共著 コロナ社
備考

1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。

「線形回路解析」の成績評価基準表
Ａ：定期試験
Ｂ：課題レポート
Ｃ：その他（ 小テスト）
評価割合

到達基準
授業目標
未到達基準

標準基準

優秀基準

□システムの線形性につ□システムの線形性にいて説明できる。
ついて説明できる。
□システムの線形性につ□抵抗、インダクタンス、□抵抗、インダクタンス、いて説明できない。
キャパシタンスについて線
１．システムの線
キャパシタンスについて□抵抗、インダクタンス、形性を証明できる。
形性を説明でき線形性を証明できる。
キャパシタンスについて□線形回路の並列接続、る□線形回路の並列接線形性を証明できない。
直列接続について論理的
続、直列接続についてほに整然と線形性を証明できぼ線形性を証明できる。
る。

AB

C

80%

0%

20%

82155

□線形回路網の回路方□線形回路網の回路方程程式を立てることがで式を立てることができ、そき、それを行列で表現でれを行列で表現できる。
きる。
３．線形回路網の □線形回路網の回路方□ループ方程式、節点方□ループ方程式、節点回路方程式を立 程式を立てることができ、程式の何れの方法でも完方程式の何れの方法でてることができ、 それを行列で表現できな全に式を立てることができもほぼ式を立てることがそれを行列で表 い。
る。
できる。
現できる
□3行3列程度の回路方程□3行3列程度の回路方
式を逆行列を求めることに程式を逆行列を求めるこより完全に解くことができとによりほぼ解くことがでる。
きる。

155

□一端子対回路網の性 □一端子対回路網の性質
４．一端子対回路□一端子対回路網の性 質を説明できる。
を詳しく説明できる。
網の性質を説明質を説明できない。
□分母分子に2次のラプ □分母分子に2次以上のラでき、簡単な回路□簡単な回路合成ができ ラス変数で表現される回 プラス変数で表現される回合成ができるない。
路の回路合成ができる。 路の回路合成ができる。
（(C1-3)(C1-3)(C1-3)

82

16482

２．基本回路の過□ラプラス変換を用いて渡現象をラプラス過渡現象を解けない。
変換を用いて解□過渡現象の物理的意き、解の物理的味を説明できない。
意味を説明できる□ラプラス変換を用いて複雑な回路(2次以上の項を□ラプラス変換を用いて持つ回路）の過渡現象を解簡単な回路の過渡現象
ける。
を解ける。
□振動解をもつ場合も含□単純な過渡現象の物
めて過渡現象の物理的意
理的意味を説明できる。
味を解りやすく説明できる。

□二端子対回路網の伝□二端子対回路網の伝達関数をほぼ求められ □二端子対回路網の伝達５．二端子対回路 達関数が求められない。
る。
関数を完全に求められる。
網の伝達関数、 □二端子対回路網の周□二端子対回路網の周 □二端子対回路網の周波周波数特性、基 波数特性が求められな波数特性をほぼ求めら 数特性完全に求められる。
本的な信号に対 い。
□二端子対回路網の基本れる。
する応答を求め □二端子対回路網の基□二端子対回路網の基 的な信号に対する応答をることができ、フィ 本的な信号に対する応答本的な信号に対する応 求められる。
ルタへの応用が が求められない。
□基本的なフィルタを完全答を求められる。
できる(C1-3)□フィルタへの応用がで□基本的なフィルタをほ に設計できる。
きない。
ぼ設計できる。
□分布定数回路の基礎方程式を示すことができ □分布定数回路の基礎方る。
程式を導くことができる。
□分布定数回路の基礎□基礎方程式の一般解 □基礎方程式の一般解を６．分布定数回路 方程式を示すことができを求めることができる。 求めることができる。の基礎方程式ない。
□代表的な境界条件の □代表的な境界条件の下を、代表的な境 □基礎方程式の一般解下にほぼ解くことができ に解くことができる。
界条件の下に解 を求めることができない。
る。
□インピーダンス整合条件
くことができる□代表的な境界条件の□インピーダンス整合条 導き、その伝送路において下に解くことができない。
件を示すことができ、そ その重要性を説明できる。の意味を説明できる。
(C1-3)(C1-3)

７．回路の解析に□回路の解析に当たり分当たり分布定数 □回路の解析に当たり分 □回路の解析に当たり布定数回路として扱うべき回路として扱うべ 布定数回路として扱うべ 分布定数回路として扱う
対象について例を挙げてき対象について き対象について説明でき べき対象について説明
理由を含めて詳しく説明で説明できる(C1- ない。
できる(C1-3)
きる(C1-3)
3)1080020100