Excelで学ぶ信号解析と数値シミュレーション

詳細目次

第1部 Excelの操作
第1章 Excelの基礎と活用のヒント
1.1 ワークシートの操作
1.1.1 基本的な画面構成
1.1.2 ヘルプの利用
1.1.3 セルの移動とセル範囲の操作
1.1.4 データの入力と操作
1.2 Excelの関数
1.2.1 関数の挿入
1.2.2 分析ツールに含まれる関数
1.3 グラフ機能
1.3.1 グラフ作成の概要
1.3.2 グラフウィザードを使ったグラフの作成
1.3.3 グラフ作成後の変更
第2章 Excelを使って波形を表示する
2.1 オシロスコープの概念とグラフ表示
2.1.1 オシロスコープとは
2.1.2 Excelでのグラフ表示手法(折れ線グラフと散布図)
2.2 正弦波を表示する
2.2.1 データを作成する
2.2.2 グラフに表示する
2.2.3 余弦波を追加する
2.3 媒介変数表示でグラフを描く
2.3.1 楕円を描く
2.3.2 リサジューを描く
2.4 正弦波からの発展
2.4.1 半波整流された信号
2.4.2 両波整流・全波(ブリッジ)整流された信号
2.5 実験でよく使われる波形
2.5.1 方形波(矩形波)
2.5.2 三角波
2.5.3 のこぎり波(鋸歯状波)
2.5.4 台形波
2.6 2つの三角関数による合成波形
2.6.1 AM(振幅変調)信号
2.6.2 FM(周波数変調)信号
2.6.3 SSB(片側波帯)信号
第2部 数学的な基礎
第3章 基礎的な関数の概念をつかむ
3.1 関数を理解するうえでの基本概念
3.1.1 電子回路で使われる関数の特徴
3.1.2 関数の微分と差分の概念
3.1.3 関数の微分をExcelで確かめる
3.1.4 関数の定積分と区分求積法
3.1.5 区分求積をExcelで確かめる
3.2 関数の直交性
3.2.1 直角とは
3.2.2 関数の直交性の概念
3.2.3 関数の直交性を数値積分で確かめる
第4章 数学的解析手法とは
4.1 過渡現象と数学的解析手法
4.2 過渡現象を表す方程式
4.2.1 RC直列回路の微分方程式
4.2.2 階段関数に対する応答を解く
4.2.3 傾斜関数に対する応答を解く
4.2.4 正弦関数に対する応答を解く
4.2.5 RLC直列回路の微分方程式
4.2.6 階段関数に対して微分方程式を解く
4.2.7 数学的解析で求められた式をExcelでグラフにする
4.3 フーリエ級数の基本概念
4.3.1 フーリエ級数による関数の合成
4.3.2 フーリエ変換
4.3.3 フーリエ係数とスペクトル
4.3.4 パワー・スペクトルと位相情報
4.3.5 方形波
4.3.6 のこぎり波
4.3.7 デルタ関数
4.3.8 AM(振幅変調)信号
4.3.9 FM(周波数変調)信号
第3部 Excelで実践
第5章 数値解析とは
5.1 数値解析の利点
5.1.1 さまざまなシミュレーション
5.1.2 Excelでできるシミュレーションの例
5.2 方程式を数値解析で求める
5.2.1 漸化式の考え方
5.2.2 ニュートン法の原理
5.2.3 Excelでニュートン法を確かめる
5.2.4 関数の微分ができないとき
5.3 究極の漸化式、カオス
5.3.1 代表的なカオス
5.3.2 Excelでカオスを見る
第6章 Excelで過渡現象のシミュレーションをする
6.1 RC積分回路とCR微分回路
6.1.1 RC直列回路の方程式
6.1.2 微分方程式を数値積分に書き換える
6.1.3 階段(ステップ)関数入力
6.1.4 傾斜(ランプ)関数入力
6.1.5 方形波・台形波・三角波入力
6.1.6 交流(正弦波)入力
6.1.7 周波数掃引した交流信号入力
6.2 RLC直列回路
6.2.1 RLC直列回路の微分方程式
6.2.2 微分方程式を数値積分に書き換える
6.2.3 インパルス入力
6.2.4 周波数掃引した交流信号入力
6.3 RLC直列回路に終端抵抗をつなぐ
6.3.1 回路の微分方程式
6.3.2 微分方程式を数値積分に書き換える
6.3.3 方形波・台形波入力
6.3.4 プリント基板設計と計測のヒント
6.4 整流・平滑回路の電流
6.4.1 半波整流・両波整流・全波整流
6.4.2 整流特性の近似シミュレーション
6.4.3 リップル
6.4.4 ダイオードとコンデンサに流れる電流
第7章 フーリエ変換(DFT)をExcelでみる
7.1 周期関数の周波数分布を調べる
7.1.1 区分求積法によるフーリエ係数
7.1.2 方形波
7.1.3 三角波
7.1.4 のこぎり波
7.2 変調された信号の周波数分布
7.2.1 AM(振幅変調)信号
7.2.2 SSB(片側波帯)信号
7.2.3 FM(周波数変調)信号
7.2.4 周波数拡散とEMI低減
7.2.5 1,000ポイントのDFTをマクロで実行
第8章 オペアンプの基本動作をExcelでみる
8.1 オペアンプの基本動作を確かめる
8.1.1 オペアンプの基本動作の方程式を立てる
8.1.2 Excelによる計算の準備をする
8.2 反転増幅器・非反転増幅器
8.2.1 反転増幅器の基礎(ゲインの一般式)
8.2.2 反転増幅器の動作をExcelで確かめる
8.2.3 非反転増幅器の基礎(ゲインの一般式)
8.2.4 非反転増幅器の動作をExcelで確かめる
8.2.5 ボルテージ・フォロワ
8.2.6 反転入力・非反転入力ともバイアスされているとき
8.3 入力リーク電流とオフセット電圧の影響
8.3.1 リーク電流とオフセット電圧を考慮する
8.3.2 リーク電流の影響を計算する
8.3.3 オフセット電圧の影響を計算する
8.4 ミラー積分回路
8.4.1 ミラー積分回路の基礎
8.4.2 ミラー積分回路の動作をExcelで確かめる
8.5 シュミット回路
8.5.1 シュミット回路の基礎
8.5.2 シュミット回路をExcelで確かめる
索 引


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