【使用教材・資材一覧】
使用教材
- パソコン（DOS/V：FMＶ－５１２０）
- 電子CAD/CAMシステム教材ソフト Vangard Ver7.0
使用書籍
- 「Stellar Vanguard
スケマティックデザインシステムユーティリティーマニュアル」
株式会社
ソフィアシステムズ
- 「Stellar Vanguard スケマティックオペレーションマニュアル」
株式会社
ソフィアシステムズ
- 「Pspice オペレーションマニュアル」
株式会社
ソフィアシステムズ
参考図書
- 「モノリシックオペアンプ規格表」
ＣＱ出版
- 桜庭、大塚、熊耳：「電子回路」、森北出版、pp．165-182、1986
- 田中、堤坂：「技術者のための等価回路」、日本理工出版、pp．266-268、1978
- 奈須野、東、八久保、他：「プリント基板の設計と製作」、日立情報システム（株）、 1990
【訓練事前準備項目】
電子CADシステムの動作確認
電子回路シミュレータの動作確認（プロテクトキーの確認）
プリント基板加工機の動作確認（プロテクトキーの確認）
オシロスコープによる電子回路の動作確認
デジタルオシロスコープによる発振回路動作の確認
受講者用フロッピーディスク（課題の保管用）
【訓練項目と訓練経過時間】
【指導展開法】
| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
第１章
電子CAD/CAM
システムの発達
１－１．
電子CAD/CAM
序論
１－２．
電子回路設計の手順
第２章
電子回路シミュレーション
２－１．
オペアンプの基本特性
２－２．
電子回路解析 |
|
コンピュータ発達の歴史の中で、電子CAD/CAMシステムが普及、利用されてきた状況を知る。
電子回路設計技術者が、回路設計を行うにあたり必要とされる各種部品の選定から量産にいたるまでの技術について知ってもらう。
また、電子回路量産設計までのプロセスを理解させる。これにより、電子回路を設計する上で必要とされる物流システムの知識も関連して学ぶ。
くわえて電子回路設計技術者にとって必要とされてきている電子ＣＡＤ／ＣＡＭシステムよる電子回路設計の概要をつかんでもらう。
オペアンプの基本特性について理解する。理論的な解析では、この理想的なオペアンプの特性を使用して計算することが、多いことからこの知識は必要である。
また、実用化されいるオペアンプの特性表も記載しているので、実際のオペアンプ特性も理解してほしい。
電子回路設計者が回路シミュレーションを使用するためには、基本的なオペアンプの特性を理解しておくことが必要なことである。
ここでは、オペアンプの反転増幅回路の回路特性と特徴について記載しており、シミュレーションを
行う上での理論回路解析に役立ててほしい。 |
参考図書
「オペアンプ
規格表」
参考図書
「電子回路」
：桜庭、森北
出版 |
| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
２－３．
電子回路図入力
２－４．
直流(DC)解析 |
|
電子CADシステムを利用する上で最も基本的な回路図入力方法について記述している。
今回は、プリント基板作成に重点をおいているが、回路図入力はシミュレーションとも同じであるので理解を深めてほしい。
具体的な回路図入力の作業手順として、下記のような項目順で述べてある。
（１）Vanguardの起動
（２）図面の大きさの設定
（３）図面のタイトルとページの設定
（４）回路図入力
（５）回路図面の出力
（６）Vanguardの終了
これらの説明は、簡略化して記述しているが参考文献を良く反復学習してほしい。
上記において電子回路図の入力には、十分な時間を取りたい。これは、電子回路を手早く描くことが設計のための時間を早めることになります。
今回行う、電子回路のシミュレーション解析には直流（DC）解析、交流（AC）解析、過渡解析があるが、始めにオペアンプの直流動作解析により解析の手法を学びます。
これにより、電子回路設計から電子CADシステムを活用する方法について習得する．先の電子回路解析で行った理論計算との比較を行うことも必要である．このため、できるこの章の時間は十分にとることが必要です。
具体的な電子回路のシミュレーション解析の作業手順として、下記のような項目順で述べています。
（１）回路図入力
（２）解析項目の設定とシミュレーション
（３）解析結果表示
解析結果は、オペアンプの出力V(OUT)を
表示します。入力電圧が高いとオペアンプの出力が電源電圧でクリップしていることがわかります。 |
参考図書「StellarVanguard
オペレーションマニュアル」：（株）ソフィアシステムズ 参考図書
「Pspice
オペレーションマニュアル」：（株）ソフィアシステムズ
| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
２－５．
交流(AC)解析
２－６．
過渡解析 |
|
交流解析では、増幅器の周波数に対する電圧、電流の変化だけでなく、増幅器の周波数利得もグラフ化できます。
具体的な交流回路のの作業手順として、下記のような項目順で述べています。
（１）回路図入力
（２）解析項目の設定とシミュレーション
＜注意点＞ AC解析の注意点としては、スイープ方法をDECにする必要があります。
（３）解析結果表示
解析結果は、オペアンプの出力V(OUT)を表示しますが一般的な周波数特性はデシベルで表されることが多くこの表示が良いと思います。また、位相も表示しておくと増幅器の遅れ、進みがわかり便利です。
過渡解析は、オシロスコープで入力波形、出力波形を観測するのににています。過渡解析は数学的な見識からみても境界条件、仮定など複雑な要素があります。しかし回路シミュレーションを使用すれば解析が容易です。
具体的な電子回路のシミュレーション解析の作業手順として、下記のような項目順で述べています。
（１）回路図入力
（２）解析項目の設定とシミュレーション
＜注意点＞ 過渡解析では、観測したい波形の時間帯を考量して、出力開始時間と解析終了時間を設定する必要があります。
（３）解析結果表示
解析結果は、オペアンプの入力V(IN)と出力V(OUT)を表示します。
オシロスコープで入力波形、出力波を見ているように解析された波形が表示されます。 |
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| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
第3章
プリント基板の製作
３ー１．
発振回路の等価回路
３－２．
ウィーンブリッジ発振回路のシミュレーション |
|
ウィーンブリッジ発振回路の基本的な動作原理について学ぶます。
教材では、ウィーンブリッジ発振回路の簡単な動作説明しか行っておりませんが、発振増幅器の原理なども付け加えているとより効果的な学習がなされ
ると思います。
ウィンブリッジ発振回路のシミュレーションを行います。先の説明のように過渡解析では、オシロスコープでの入力波形、出力波形を観測できます。
しかし、今回の過渡解析では、ウィンブリッジ発振回路が発振を起こすまでの時間的な変化を出力波形により確認します。
具体的な電子回路のシミュレーション解析の作業手順として、下記のような項目順で述べています。
（１）回路図入力
（２）初期状態の入力設定
回路の発振条件となるコンデンサーの初期条件を設定します。回路シミュレーションで発振回路を取り扱う場合には、このような、初期条件の設定が必ず必要となります。
（３）過渡解析のための解析設定
＜注意点＞ 発振回路の解析では、Spiceコマンドジェネレータで、観測したい波形の時間帯を入力するのでは無くて図のようなユーザ追加コマンドで、出力開始時間と解析終了時間を設定する必要があります。
（４）解析結果表示
解析結果は、オペアンプの出力V(OUT)を表示します。オシロスコープで確認出来にくい発振の時間的変化を見ることができます。
また、理論解析とシミュレーションの解析結果より発振周波数の比較が出来ますので確認してください。 |
参考図書
「技術者のた
めの等価回
路」：田中、
他、日本理工
出版 |
| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
３－３．
ウィーンブリジ発振回路の基板設計作成手順 |
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第2章の２－３節で回路図入力を行ったウィーンブリジ発振回路の回路図を基に基板設計までの作業手順を示しています。
プリント基板製作のためには、回路図面枠にPCB用を使用してください。
(1)PCB環境の設計
(2)基板外形の作成
(3)パッケージ情報作成
(4)レイアウトアップデイト
(5)部品配置作業
(6)配線作業
(7)デザインルールチェック
(8)ガーバーデータ作成
(9)データ保存
これらの説明は、簡略化して記述しているが参考文献を良く反復学習してほしい。
上記において回路図を基にした基板設計までの作業は、一つ何か設計にミス(記述ミス、配線ミス等）があることによって上手く行かないことがあるが、ミスを一つ一つ直すことによって理解を深めて行くことができるので、いろいろなパターンで作成してみてください。 |
参考図書 |
| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
第４章
プリント基板作成の応用回
路
４－１．
基板作成の応用
回路（電子昆虫すず虫）につい
て |
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前章の復習をかねて少し複雑な電子回路を作成し、応用力を養ってください。
（１）回路図入力
ステップ1 図面枠の設定
ステップ2 ライブラリ読み込み
ステップ3 部品配置
ステップ4 配線
ステップ5 信号名
ステップ6 コネクタ名・ピン名
ステップ7 コンデンサ・抵抗・トランジスタの値
ステップ8 パッケージ情報の定義
ステップ9 未接続のチェック
ステップ10 ネットリスト作成
ステップ11 データ保存
（２）基板作成
ステップ1 PCB環境の作成
ステップ2 基板外形の作成
ステップ3 パッケージ情報の作成
ステップ4 レイアウトアップデート
ステップ5 部品配置
ステップ6 配線
ステップ7 デザインルールチェック
ステップ8 ガーバーデータ作成
ステップ9 ガーバーデータ確認
ステップ10 ガーバー・NCデータのコピー
ステップ11 図面出力
（３）最後に
ステップ1 vanguardの終了
これらの説明は、簡略化して記述しているが参考文献を良く反復学習してほしい。 |
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| 教科の細目 |
時間 |
指導のポイント |
備考 |
第５章
オートルータについて
５ー１．
オートルータについて
５－２
if.tblファイルとDoファイル
５－３
自動配線の手順について |
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オートルータの機能、Vanguardで作成した回路図を使用しての自動配線の工程図を示しています。
オートルータを実行するために必要な制御ファイルの説明を示しています。
まだ、配線されていない回路を使用して自動配線の手順を示します。
(１)制御ファイルのコピー及びPCB環境作成
(２)自動配線用ファイルへ変換
(３)自動配線
これらの説明は、簡略化して記述しているが参考文献を良く反復学習してほしい。
上記において回路図を基にした自動配線までの作業は、一つ何か設計にミス(記述ミス、配線ミス等）があることによって上手く行かないことがあるが、ミスを一つ一つ直すことによって理解を深めて行くことができるので、いろいろなパターンで作成してみてください。また、自動配線によって配線できなかった信号線は手配線によって行うことになる。しかし、クリアランス等を変更することによって自動配線を行うことができるようにもなるので色々設定を変更してみて行ってみてください。 |
参考図書
「技術者のた
めの等価回
参考図書 |
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