Jump to content

Электронная инженерия

Печатная плата

Electronic Engineering представляет собой субдисциплину электротехники , которая появилась в начале 20-го века и отличается дополнительным использованием активных компонентов, таких как полупроводниковые устройства для усиления и управления потоком электрического тока. Ранее электротехника использовала только пассивные устройства, такие как механические переключатели, резисторы, индукторы и конденсаторы.

Он охватывает такие области, как аналоговая электроника , цифровая электроника , потребительская электроника , встроенные системы и электроника . Он также участвует во многих связанных областях, например, физике твердого состояния , радиоинженерии , телекоммуникациях , системах управления , обработке сигналов , системной инженерии , компьютерной технике , инженерии приборов , управлении электроэнергией , фотоникой и робототехникой .

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) является одним из самых важных профессиональных органов для инженеров электроники в США; Эквивалентным органом в Великобритании является институт инженерии и технологий (IET). Международная электротехническая комиссия (МЭК) публикует электрические стандарты, в том числе для Electronics Engineering.

История и развитие

[ редактировать ]

Электроника инженерия как профессия появилась после идентификации электрона в 1897 году и последующего изобретения вакуумной трубки , которая могла бы усилить и исправлять небольшие электрические сигналы, которые открывали поле электроники. [ 1 ] Практические применения начались с изобретения диода Амброузом Флемингом и Триодом Ли Форест в начале 1900-х годов, что позволило обнаружить небольшие электрические напряжения, такие как радиосигналы из радиосинны, возможным с помощью немеханического устройства. Рост электроники был быстрым. К началу 1920-х годов коммерческое радиовещание и коммуникации стали широко распространенными, а электронные усилители использовались в таких разнообразных приложениях, как телефонная телефонная связь и индустрия музыкальной записи.

Дисциплина была дополнительно усилена большим количеством развития электронных систем во время Второй мировой войны , таких как радар и сонар , и последующая революция потребителей мира после изобретения Уильяма транзистора Шокли , Джона Бардин и Уолтера Браттейна .

Специализированные зоны

[ редактировать ]

Electronics Engineering имеет много подполи. Этот раздел описывает некоторые из самых популярных.

Электронная обработка сигнала посвящена анализу и манипулированию сигналами . Сигналы могут быть либо аналоговыми , и в этом случае сигнал непрерывно варьируется в зависимости от информации, либо цифровой , и в этом случае сигнал варьируется в зависимости от ряда дискретных значений, представляющих информацию.

Для аналоговых сигналов обработка сигналов может включать усиление и фильтрацию аудиосигналов для аудиооборудования, а также модуляцию и демодуляцию радиочастотных сигналов для телекоммуникаций . Для цифровых сигналов обработка сигналов может включать сжатие , проверку ошибок и обнаружение ошибок , а также коррекцию.

Телекоммуникационная инженерная инженерия имеет дело с передачей информации коасевой в среде, такой как кабель , оптическое волокно или свободное пространство . Передачи в свободном пространстве требуют, чтобы информация была закодирована в волне носителей для передачи, это известно как модуляция . Популярные методы аналоговой модуляции включают амплитудную модуляцию и частотную модуляцию .

После определения характеристик передачи системы, инженеры телекоммуникации разрабатывают передатчики и приемники, необходимые для таких систем. Эти два иногда объединяются, чтобы сформировать двухстороннее устройство связи, известное как трансивер . Ключевым соображением в проектировании передатчиков является их энергопотребление , так как это тесно связано с их силой сигнала . Если прочность сигнала передатчика недостаточна, информация сигнала будет повреждена шумом .

Авиация - Электронная инженерия и авиационная инженерия, инженерия , связаны с аэрокосмическими приложениями. Авиационные инженеры по телекоммуникациям включают специалистов, которые работают над воздушной авионикой в ​​самолете или наземном оборудовании. Специалисты в этой области в основном нуждаются в знаниях компьютера , сети , ИТ и датчиков . Эти курсы предлагаются в таких колледжах по технологиям гражданской авиации . [ 2 ] [ 3 ]

Control Engineering имеет широкий спектр электронных применений от систем полета и движения коммерческих самолетов до круиз -контроля, присутствующего во многих современных автомобилях . Это также играет важную роль в промышленной автоматизации . Инженеры управления часто используют обратную связь при разработке систем управления .

Инженерная инженерия приборов имеет дело с проектированием устройств для измерения физических величин, таких как давление , поток и температура . Конструкция таких инструментов требует хорошего понимания электроники и физики ; Например, радиолокационные орудия используют эффект допплера для измерения скорости встречных транспортных средств. Аналогичным образом, термопары используют эффект Пельтье -Следа, чтобы измерить разницу температуры между двумя точками.

Часто инструментарии само по себе используются, а в качестве датчиков более крупных электрических систем. Например, термопару может быть использована для обеспечения того, чтобы температура печи оставалась постоянной. По этой причине инженерия инструментов часто рассматривается как аналог управления. [ 4 ]

Компьютерная инженерия имеет дело с проектированием компьютеров и компьютерных систем. Это может включать в себя проектирование нового компьютерного оборудования , проектирования КПК или использования компьютеров для управления промышленной установкой . Разработка встроенных систем . Стисти, созданные для конкретных задач (например, мобильные телефоны) - также включено в эту область. Это поле включает в себя микроконтроллер и его приложения. системы Компьютерные инженеры также могут работать над программным обеспечением . Тем не менее, проектирование сложных программных систем часто является доменом разработки программного обеспечения , которая подпадает под компьютерную науку , которая обычно считается отдельной дисциплиной.

VLSI Design Engineering VLSI означает очень масштабную интеграцию . Он имеет дело с изготовлением ICS и различными электронными компонентами. При разработке интегрированной схемы инженеры по электронике сначала конструируют схемы схемы , которые указывают электрические компоненты и описывают взаимосвязи между ними. При завершении инженеры VLSI преобразуют схемы в фактические макеты, которые отображают слои различных проводников и полупроводниковых материалов, необходимых для построения цепи.

Образование и обучение

[ редактировать ]

Электроника является подполе в более широком академическом предмете электротехники . Инженеры по электронике обычно имеют академическую степень с специальностью в области электроники. Продолжительность исследования для такой степени обычно составляет три или четыре года, и полученная степень может быть обозначена как бакалавр инженерии , бакалавр наук , бакалавр прикладной науки или бакалавр технологий в зависимости от университета. Многие британские университеты также предлагают степень магистра инженерии ( Meng ) на уровне выпускников.

Некоторые инженеры по электронике также предпочитают получить степень в аспирантуре , такую ​​как магистр науки , доктор философии в области инженерии или докторская степень . Степень магистра вводится в некоторых европейских и американских университетах в качестве первой степени, и дифференциация инженера с аспирантом и аспирантом часто затруднена. В этих случаях опыт учитывается. Степень магистра может состоять из исследований, курсовой работы или смеси двух. Доктор философии состоит из значительного исследовательского компонента и часто рассматривается как точка входа в научные круги.

В большинстве стран степень бакалавра в области инженерии представляет собой первый шаг к сертификации, а сама программа степени сертифицирована профессиональным органом. Сертификация позволяет инженерам законно подписывать планы проектов, влияющих на общественную безопасность. [ 5 ] После завершения программы сертифицированной степени инженер должен удовлетворить ряд требований, включая требования к опыту работы, прежде чем быть сертифицированным. После сертификата инженер назначен звание профессионального инженера (в Соединенных Штатах, Канаде и Южной Африке), дипломированного инженера или инженера -инженера (в Великобритании, Ирландии, Индии и Зимбабве), чартерного профессионального инженера (в Австралии и Новая Зеландия) или европейский инженер (в большей части Европейского Союза).

Степень в области электроники, как правило, включает в себя единицы, охватывающие физику , химию , математику , управление проектами и конкретные темы в области электротехники . Первоначально такие темы охватывают большинство, если не все, из подполи электроники. Затем студенты предпочитают специализироваться на одном или нескольких подполях к концу степени.

Фундаментальным для дисциплины являются науки о физике и математике, поскольку они помогают получить как качественное, так и количественное описание того, как будут работать такие системы. Сегодня большинство инженерных работ включает в себя использование компьютеров, и это обычное использование программных программ с компьютерным проектированием и моделирования при разработке электронных систем. Хотя большинство электронных инженеров поймут основную теорию цепи, теории, используемые инженерами, обычно зависят от работы, которую они выполняют. Например, квантовая механика и физика твердого состояния могут иметь отношение к инженеру, работающему над VLSI, но в значительной степени не имеют отношения к инженерам, работающим со встроенными системами .

Помимо электромагнетики и теории сети, другие элементы в учебной программе являются особенно для электронных инженерных курсов. Курсы электротехники имеют другие специалисты, такие как машины , выработка электроэнергии и распределение . Этот список не включает в себя обширную учебную программу по математике инженерной инженерии , которая является обязательным условием в некоторой степени. [ 6 ] [ 7 ]

Поддержка областей знаний

[ редактировать ]

Огромная широта электроники инженерия привела к использованию большого количества специалистов, поддерживающих области знаний.

Элементы векторного исчисления : дивергенция и завиток ; Теорема Гаусса и Стокса , уравнения Максвелла : дифференциальные и интегральные формы. Волновое уравнение , вектор . Плоскости волны : распространение через различные средства массовой информации; отражение и преломление ; фаза и групповая скорость ; глубина кожи . Линии передачи : характерный импеданс ; трансформация импеданса; Смит диаграмма ; Сопоставление импеданса ; пульсное возбуждение. Волноводы : моды в прямоугольных волноводах; граничные условия ; частоты отсечения ; Дисперсионные отношения . Антенны: дипольные антенны ; антенны массивы ; радиационная картина; Теорема о взаимности, усиление антенны . [ 8 ] [ 9 ]

Сетевые графики: матрицы, связанные с графиками; Заболеваемость, фундаментальный набор и фундаментальные схемы. Методы решения: анализ узлов и сетки. Теоремы сети: Суперпозиция, Тэвенин и максимальная передача мощности Нортона, преобразование Wye-Delta. [ 10 ] Устойчивое состояние синусоидального анализа с использованием фазоров. Линейные постоянные дифференциальные уравнения коэффициента; Анализ временной области простых схем RLC, решение сетевых уравнений с использованием преобразования Лапласа : Анализ частотной области RLC. 2-портовые параметры сети: движущаяся точка и трансферные функции. Государственные уравнения для сетей. [ 11 ]

Электронные устройства : энергетические полосы в кремнии, внутреннем и внешнем кремнии. Перенос носителя в кремнии: диффузионный ток, дрейфовый ток, подвижность, удельное сопротивление. Поколение и рекомбинация носителей. PN -соединительный диод, ZenerEdode , туннельный диод , BJT , JFET , конденсатор MOS , MOSFET , светодиод , штифт и лавинный фотоид , лазеры. Технология устройства: процесс изготовления интегрированного изготовления , окисление, диффузия, ионная имплантация , фотолитография, N-TUB, P-Tub и CMOS-процесс TWIN-TUB. [ 12 ] [ 13 ]

Аналоговые схемы : эквивалентные схемы (большой и мелкий сигнал) диодов, BJT, JFET и MOSFET. Простые диодные цепи, отсечение, зажим, выпрямитель. Смещение и устойчивость устойчивости транзистора и усилителей FET. Усилители: один и многоэтапный, дифференциал, эксплуатация, обратная связь и мощность. Анализ усилителей; Частотная характеристика усилителей. Простые операции схемы . Фильтры. Синусоидальные генераторы; критерий колебаний; Однопользовательские и конфигурации Op-AMP. Функциональные генераторы и волновые схемы, питания. [ 14 ]

Цифровые схемы : логические функции ( не , и , или , xor , ...). Logic Gates Digital IC Семейства IC ( DTL , TTL , ECL , MOS , CMOS ). Комбинационные схемы: арифметические схемы, преобразователи кодов, мультиплексоры и декодеры . Последовательные схемы : защелки и шлепанцы, счетчики и регустах смены. Образец и удерживайте цепи, ADC , ЦАП . Полупроводниковые воспоминания . Микропроцессор 8086 : Архитектура, программирование, память и взаимодействие ввода -вывода. [ 15 ] [ 16 ]

Сигналы и системы: определения и свойства преобразования Лапласа непрерывного времени и дискретного времени , серии Фурье , непрерывного времени и дискретного преобразования Фурье , Z-преобразование . Теоремы отбора проб . Линейные временные инвариантные (LTI) системы : определения и свойства; Причинность, стабильность, импульсный отклик, свертка, полюсы и частотные характеристики нулей, задержка группы и фазовая задержка . Передача сигнала через системы LTI. Случайные сигналы и шум: вероятность , случайные переменные , функция плотности вероятности , автокорреляция , спектральная плотность мощности и аналогия функции между векторами и функциями. [ 17 ] [ 18 ]

Электронные системы управления

[ редактировать ]

Базовые компоненты системы управления; Блок -схематическое описание, уменьшение блок -схемы - правило Мейсона . Открытые петли и замкнутые циклы (отрицательная обратная связь единства) и анализ стабильности этих систем. Графики потока сигналов и их использование при определении передаточных функций систем; Временный и стационарный анализ систем управления LTI и частотной характеристики. Анализ устойчивого отторжения нарушения и чувствительности к шуму.

Инструменты и методы для анализа и проектирования системы управления LTI: корневые локусы, критерия стабильности Routh -Hurwitz , участки Bode и Nyquist . Компенсаторы системы управления: элементы компенсации свинца и задержки, элементы пропорционального контроля пропорционального контроля (PID). Дискретизация систем непрерывного времени с использованием удержания нулевого порядка и АЦП для реализации цифрового контроллера. Ограничения цифровых контроллеров: псевдоним. Представление переменной состояния и решение уравнения состояния систем управления LTI. Линеаризация нелинейных динамических систем с реализациями пространства состояний как в частотных, так и во времени областях. Фундаментальные концепции управляемости и наблюдения для MIMO систем LTI. Состояние пространства реализации: наблюдаемая и контролируемая каноническая форма. Формула Аккермана для посадки по шкале штата. Проектирование полного порядка и сниженных оценки заказа. [ 19 ] [ 20 ]

Коммуникации

[ редактировать ]

Аналоговые системы связи: системы амплитуды и модуляции угла и демодуляции, спектральный анализ этих операций, супергетеринного условия шума.

Цифровые системы связи: модуляция импульсного кода (PCM), дифференциальная модуляция импульсного кода (DPCM), дельта-модуляция (DM), цифровая модуляция-амплитуда, схемы клавиши фазового и частотного сдвига ( Ask , PSK , FSK ), соответственно Фильтрующие приемники, рассмотрение полосы пропускания и вероятность расчетов ошибок для этих схем, GSM , TDMA . [ 21 ] [ 22 ]

Профессиональные органы

[ редактировать ]

Профессиональные организации для инженеров -инженеров -электриков Института электротехники и электроники Великобритании (IEEE) и Института инженерии и технологий (IET). Члены Института инженерии и технологий (MIET) профессионально признаны в Европе, как электрические и компьютерные инженеры. IEEE утверждает, что производит 30 процентов мировой литературы в области электротехники и электроники, насчитывает более 430 000 членов и проводит более 450 спонсируемых IEEE или Cosponsed Conferences по всему миру каждый год. Smieee является признанным профессиональным обозначением в Соединенных Штатах.

Проект Инжиниринг

[ редактировать ]

Для большинства инженеров, не участвующих в переднем крае проектирования и разработки системы, техническая работа учитывает лишь часть работы, которую они выполняют. Много времени также тратится на такие задачи, как обсуждение предложений с клиентами, подготовка бюджетов и определение графиков проектов. Многие старшие инженеры управляют командой техников или других инженеров, и по этой причине важны навыки управления проектами. Поэтому большинство инженерных проектов включают в себя некоторую форму документации, и сильные письменные навыки общения очень важны.

Рабочие места инженеров электроники так же разнообразны, как и типы работы, которые они выполняют. Инженеры по электронике могут быть найдены в нетронутой лабораторной среде завода изготовления, офисов консалтинговой фирмы или в исследовательской лаборатории. В течение своей трудовой жизни инженеры по электронике могут оказаться контролем широкого спектра людей, включая ученых, электриков, программистов и других инженеров.

Уфиновение технических навыков является серьезной проблемой для инженеров электроники. Членство и участие в технических обществах, регулярные обзоры периодических изданий в этой области и привычка дальнейшего обучения, поэтому важны для поддержания мастерства, что еще более важно в области продуктов потребительской электроники. [ 23 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ «Октябрь 1897 года: открытие электрона» . Получено 19 сентября 2018 года .
  2. ^ «Электронная инженерия и телекоммуникации» . Catc.ac.ir. Архивировано из оригинала 21 января 2021 года . Получено 31 января 2021 года .
  3. ^ «Раахмай-Джейам-94-6-Мордад [Catc.info]» . s3.picofile.com . Получено 31 января 2021 года .
  4. ^ Бартльт, Терри. Промышленные автоматизированные системы: приборы и управление движением. Cengage Learning, 2010.
  5. ^ «Есть ли какие -либо профессиональные экзамены, доступные в области электроники и телекоммуникаций? Где я могу получить списки этих экзаменов и как мне подать заявку на них? Кто имеет право написать такие экзамены?» Полем Получено 28 мая 2018 года .
  6. ^ Rakesh K. Garg/Ashish Dixit/Pavan Yadav Basic Electronics , p. 1, Firewall Media, 2008 ISBN   978-81-318-0302-8
  7. ^ Sachin S. Sharma Power Electronics , p. IX, брандмауэр Media, 2008 ISBN   978-81-318-0350-9
  8. ^ Эдвард Дж. Ротвелл/Майкл Дж. Клаус Electromagnetics , CRC Press, 2001 ISBN   978-0-8493-1397-4
  9. ^ Джозеф Эдминистер Шаум изложена электромагнетика , McGraw Hill Professional, 1995 ISBN   978-07-078-021234-3
  10. ^ Jo Bird Electrical Cupry Theory and Technology , с. 372–443, Newness, 2007 ISBN   978-0-7506-8139-1
  11. ^ Алан К. Уолтон Сеть Анализ и практика , издательство Кембриджского университета, 1987 ISBN   978-0-521-31903-4
  12. ^ Дэвид К. Ферри/Джонатан П. Берд Электронные материалы и устройства , Academic Press, 2001 ISBN   978-0-12-254161-2
  13. ^ Джимми Дж. Кэти Шаум, наброски теории и проблем электронных устройств и цепей , McGraw Hill, 2002 ISBN   978-07-136270-2
  14. ^ Wai-Kai Chen Аналоговые схемы и устройства , CRC Press, 2003 ISBN   978-0-8493-1736-1
  15. ^ Рональд С. Эмери Цифровые цепи: логика и дизайн , CRC Press, 1985 ISBN   978-0-8247-7397-7
  16. ^ Anant Agarwal/Jeffrey H. Lang Основы аналоговых и цифровых электронных цепей , Morgan Kaufmann, 2005 ISBN   978-1-55860-735-4
  17. ^ Майкл Дж. Робертс Сигналы и системы , с. 1, McGraw - Hill Professional, 2003 ISBN   978-07-2499442-1
  18. ^ HWEI PIAO HSU SCHAUM Описание теории и проблем сигналов и систем , с. 1, McGraw - Hill Professional, 1995 ISBN   978-07-030641-7
  19. ^ Геральд Луке, аналоговые и цифровые цепи для электронных приложений системы управления , Newnes, 2005. ISBN   978-0-7506-7810-0 .
  20. ^ Джозеф Дж. Дистефано, Аллен Р. Стабберад и Иван Дж. Уильямс, Схема теории и проблем обратной связи и контроля , McGraw-Hill Professional , 1995. ISBN   978-07-07052-0 .
  21. ^ Shanmugam, цифровые и аналоговые системы связи , Wiley-India, 2006. ISBN   978-81-265-0914-0 .
  22. ^ HWEI PIA HSU, Схема Аналоговой и Цифровой связи Schaum , McGraw - Hill Professional, 2003. ISBN   978-07-140228-6 .
  23. ^ Гомер Л. Дэвидсон, Устранение неполадок и ремонта потребительской электроники , с. 1, McGraw - Hill Professional, 2004. ISBN   978-07-142181-2 .
[ редактировать ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9531c785868d8d1292af4f37e682d347__1719775080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/95/47/9531c785868d8d1292af4f37e682d347.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Electronic engineering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)