集積回路工学Ａ

Integrated Circuits A30

9973125

73ELELD302

小久保　優

Masaru Kokubo

2026年度後期

2026年度

②Second semester

月曜2限

Monday, 2nd Class hours.

創域理工学部　電気電子情報工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Science and Technology

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

半導体集積回路システムについて理解するとともに、集積回路中で利用される主にアナログ電子回路設計について学習する。

集積回路を設計するために必要な電子回路の知識について学ぶ。集積回路と個別部品による回路の違いを理解するとともに、集積回路設計に必要な基礎知識を身につける。なお、本科目は本学科のディプロマポリシー「電気工学、電子工学、情報通信工学の学問分野に共通した基礎学力と、その上に立つ各分野の専門知識」に該当する科目である。

半導体集積回路システムの理解、および集積回路中で用いられる主にアナログ電子回路の解析・設計ができる。具体的には以下を目標とする。
(1)半導体集積回路システムを理解する。
(2)集積回路素子の特徴について理解ができる。
(3)集積回路内で用いられるトランジスタ回路の解析・設計ができる。
(4)集積回路内で用いられるCMOS回路の解析・設計ができる。
(5)演算増幅器の解析・設計ができる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

「電子回路A, B」相当の授業を履修済であることが望ましい。
その他、関連の深い授業は「電子回路C」「ディジタル電子回路」である。

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（準備学習）各回の授業前に1時間程度、事前配布している学習資料について、教科書または参考書の授業内容に関連した部分を読んでおくこと
（復習）各回の講義内容を2時間程度復習し、各回の講義で説明した内容について理解の定着を図ること。
LETUSに掲載する課題を実施し、レポートを提出すること。提出締切はその週の金曜日の23:59までとする。なお、その課題は次回の授業で解説する、

期末定期試験（85%）と課題（15%）により評価し、総計60点以上を合格とする。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

■　講義用のスライドで説明します。
　　そのとき主に(1)を参考書として用いています。
　　また、(2)(3)も役立ちます。(4)は最近の半導体集積回路に使われる新しい回路技術（離散時間処理、ΔΣADCやPLL等）をごく簡単に説明しています。
　　(4)は(5),(6)のエッセンスをわかりやすくまとめた参考書です。

(1) 大学講義シリーズ　新版　集積回路工学(2)　回路技術編　永田　穣、永井久義　共著　コロナ社　3,500円

(2) Martin et al "Analog Integrated Circuit Design" John Wiley & Sons.

(3) 電気学会大学講座　基礎電子回路工学ーアナログ回路を中心にー　松澤　昭　電気学会・オーム社　2,700円

(4)電気学会大学講座　応用電子回路工学　松澤　昭　電気学会・オーム社　2,800円

■　半導体集積回路設計に詳しい参考書として2冊上げる。本格的に興味を持った人向け。講義ではここまでは解説しません。
(5) アナログRF CMOS集積回路設計　基礎編　浅田邦博、松澤　昭　培風館　8,800円
　（応用編、11,000円もあります。）

(6) アナログCMOS集積回路の設計　基礎編　B. Razavi著、黒田忠広監訳　丸善出版　5,500円　（さらに応用編もあります。兵庫先生や先任の松浦先生、および小久保が一部翻訳しました。）

「すべての授業を対面で実施する。」

1.　電子技術における集積回路の位置付け
　　各種の集積回路の紹介、それぞれの得失を述べると共に、現在の集積回路技術の展望を解説する。マイクロプロセッサ、メモリチップ、ゲートアレイ、ミックスドシグナルチップ（Bluetooth, HDD）

2.　集積回路システムの設計と、アナログ・ディジタル混在回路
　半導体集積回路の設計手順：　システム設計、方式設計、論理設計、アナログ回路設計、レイアウト設計、テスト回路設計等。
　アナログ・ディジタル混在回路：　集積回路チップの中でディジタル回路とアナログ回路がどのように使い分けられているのか、設計されているのか述べる（途中まで）。

3.　モノリシックIC回路技術の基礎
　第2回のアナログ・ディジタル混載回路の続き（パワーエレクトロニクスで使われるPWMなど）。その後、回路技術から見たモノリシックICの特質と得失、部品特性のばらつき等、トランジスタ素子の理論、等価回路を学ぶ

4. 　アナログICの回路：集積回路の中の回路技術
　基本的なバイポーラ・アナログIC回路を、個別部品による回路技術と対比して解説し、まずバイアス回路について学ぶ。またMOSトランジスタについて復習する。

5.　アナログICの回路：カレントミラー回路
　集積回路の中でバイアス電流を決めるために使われるカレントミラー回路について。
各種カレントミラー回路についてバイポーラトランジスタの場合と、MOSトランジスタの場合を学ぶ。

6.　アナログICの回路：定電圧回路・バンドギャップリファレンス
　集積回路の中で電圧を決める定電圧回路と、温度に依存せずその電圧を決められるバンドギャップリファレンス回路について学ぶ。バイポーラバンドギャップリファレンスとMOSのバンドギャップリファレンスについて示す。

7.　アナログICの回路：差動増幅回路(1)−直流解析
　差動増幅回路の直流解析、直流動作点設計について学ぶ。バイポーラ差動ペアだけでなくMOS差動ペアについても扱う。

8.　アナログICの回路：差動増幅回路(2)−交流解析
　差動増幅回路の交流動作特性・設計について学ぶ。差動利得、同相利得とは何か。同相信号除去率CMRRとは何か学ぶ。

9.　アナログICの回路：レベルシフト回路と電力増幅回路・掛算回路
　半導体集積回路の内部では、増幅段の間の大きな結合容量が使えないため、増幅段をつなぐために直流バイアス点をシフトさせる必要がある。このレベルシフト回路について学ぶ。
　また、スピーカーや重い容量性負荷を駆動するためには電力増幅器が必要である。その回路構成と設計法について学ぶ。

10. アナログICの回路：掛算回路(乗算回路)と演算増幅器
　集積回路の中で変復調に使われる掛算回路(乗算回路)について学ぶ。
　また、利得がほぼ無限大の演算増幅器を用いると、容易に各種アナログ演算のできる回路を作ることができる。半導体集積回路の中で演算増幅器を作るための回路構成と設計法について学ぶ。

11. アナログICの回路：CMOSデバイスとCMOS回路
　最近の集積回路では、集積度を上げるために、バイポーラトランジスタよりもCMOSデバイスが主に使われる。アナログ回路設計にCMOSを使うためのデバイス・回路技術について述べる。

12. アナログICの回路：CMOS演算増幅器
　CMOSによる演算増幅器の設計について述べる。演算増幅器では利得を上げるため2段以上の増幅段を用いるが、負帰還を掛けると発振する恐れがある。発振を防止する位相補償の技術についてゼロ点をキャンセルする方法を含めて解説する。

13. アナログICの回路：CMOSカレントミラー
　CMOSアナログ回路でよく使われる、出力抵抗を高めたカスコードカレントミラー回路を学び、重み付き電流源を用いるD/A変換器について学ぶ。

14. A/D, D/A変換器回路技術
　最近のシステムLSIでは、外部のアナログ信号をA/D変換器によりディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理により必要な信号処理を行う。これらA/D, D/A変換回路技術について学ぶ。A/D変換器の中には、信号処理によってA/D変換を実現するΔΣA/D変換器もあるので、その考え方について簡単に解説する。

15. 到達度評価と総括
　授業における理解の程度を確認するため到達度評価を行う。

研究開発者（半導体集積回路設計の企業、45年の経験）
総合電機メーカーの研究部門で通信機器、そして、それに用いる半導体集積回路の研究と実用化を行ってきた。特にアナログ回路技術を用いた半導体集積回路設計の研究である。主に開発した半導体は音声通信用のアナログ・デジタル変換器やフィルタ回路、携帯電話向け高周波アナログ回路やPLL、イーサーネットなどの超高速伝送用LSI、および、無線LANなどを用いたIoT（Internet-of-Things)を実現するための無線通信機器であった。この経験を活かして講義したいと思う。

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