| 研究課題/領域番号 |
17K01008
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| 研究機関 | 有明工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
清水 暁生 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (90609885)
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| 研究分担者 |
石川 洋平 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (50435476)
深井 澄夫 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30189906)
淡野 公一 宮崎大学, 工学部, 教授 (50260740)
中武 繁寿 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (10282831)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | アナログLSI / 演算増幅器 / CMOS / 工学教育 |
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| 研究実績の概要 |
中高生にアナログLSI設計を経験させることを目的とし，平成30年度では「小中高生を対象とした電子工作教室の実施」と「LSI設計環境の改善および検証」を目標とした。
中高生がアナログLSIを試作した際の検証環境を構築するために，大牟田文化会館と共同で小中高生を対象とした電子工作教室を開催した。17名の奨学生と2名の中学生が参加し，市販オペアンプ（NJM4580DD）を用いてオーディオアンプを作成した。全員の回路が動作し，スピーカーから出力された音を確認できた。
また，専攻科2年生の授業において，平成29年度から改良したiPDK（アナログ回路基本ブロック）を用いてA級，B級，AB級のオペアンプを受講生6名が設計し，JEDAT社のSX-Meisterを用いてシミュレーションとレイアウトを行った。設計時間は大幅に短縮され，回路作成1時間，回路シミュレーション1時間，レイアウト2時間の計4時間ですべての作業を終了した。試作時期が授業に合わなかったため今回はオペアンプを試作できなかったが，平成29年度に試作した同等の性能を持つオペアンプを万能計測器Analog Discorver 2を用いて評価した。Analog Discorveryは安価で小型な測定器であり，受講者6名がそれぞれ測定器を接続して，実測結果とシミュレーション結果の比較を行うことができた。
また，より簡単に回路ブロックを接続できるように改良したiPDKを開発した。令和元年度のチップ試作において新しいiPDKを試作し，評価する。また，高校生以下の生徒がSX-Meisterを簡単に使用するためのマニュアルを作成した。専攻科生の授業においてこのマニュアルを使用した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
予定通り，小中学生に対して市販オペアンプを使用した電子回路講座を実施できた。最も時間がかかったのは，はんだ付け作業であった。しかし，アナログLSI設計教育においては，はんだ付け作業はないため，大幅に時間を削減できることが分かった。
また，従来のiPDKは端子同士の接続が難しかったが，最上位メタルのみで接続できる構成にしたことで，接続箇所がわかりやすくなり，レイアウト時間が従来の1/5倍程度になることが確認できた。また，マニュアルを改良したことで，教員がほとんど説明しなくても学生自身で作業を進められるようになった。改良されたiPDKとマニュアルを使用して専攻科2年生の授業を実施し，その効果を確認することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
小中学生に対してアナログLSI設計教育を実施する。オーディオアンプ用の新しいiPDKを試作・評価し，小中学生対象のアナログLSI設計教室で使用する。接続が簡単なため，小学生でもオーディオアンプを設計できると考えているが，SX-Meisterのツールマニュアルが小学生にとっては難しい。そこで，小学生でも理解できるツールマニュアルを準備し，設計時間を短縮する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議で成果発表する予定だったが，成果報告をより詳細に行うために，平成29年度の成果を平成30年度の国内研究会で発表し，平成30年度の成果を令和元年度5月に開催される国際会議（IEEE ISCAS）で発表することになった。また，宮崎大学でiPDK用のチップを試作する予定だったが，すべてのiPDKを有明高専の試作チップに載せることができたため，次年度の新しいiPDK開発の予算として使用することにした。
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