Kształcenie i szkolenie inżynierów elektryków i elektroników - Education and training of electrical and electronics engineers

Wydział Elektrotechniki na Politechnice Białostockiej, Polska .

Zarówno inżynierowie elektrycy, jak i elektronicy zazwyczaj posiadają stopień naukowy ze specjalizacją w elektrotechnice / elektronice. Studia takie trwają zwykle trzy lub cztery lata, a ukończony stopień może być oznaczony jako Bachelor of Engineering , Bachelor of Science lub Bachelor of Applied Science w zależności od uczelni.

Zakres studiów licencjackich

Stopień zazwyczaj obejmuje jednostki obejmujące fizykę , matematykę , zarządzanie projektami i określone tematy z inżynierii elektrycznej i elektronicznej . Początkowo tematy te obejmują większość, jeśli nie wszystkie, podkategorii elektrotechniki. Następnie pod koniec studiów studenci wybierają specjalizację w jednej lub kilku poddziedzinach. W większości krajów tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii stanowi pierwszy krok w kierunku certyfikacji, a sam program studiów jest certyfikowany przez organizację zawodową. Po ukończeniu certyfikowanego programu studiów inżynier musi spełnić szereg wymagań (w tym wymagania dotyczące doświadczenia zawodowego) przed uzyskaniem certyfikatu. Po uzyskaniu certyfikatu inżynier otrzymuje tytuł Professional Engineer (w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie), Chartered Engineer (w Wielkiej Brytanii, Irlandii, Indiach, Pakistanie, RPA i Zimbabwe), Chartered Professional Engineer (w Australii) lub European Engineer (w większości krajów Unii Europejskiej).

Studia podyplomowe

Inżynierowie elektrycy mogą również zdecydować się na studia podyplomowe, takie jak magister inżynier , doktor filozofii w dziedzinie inżynierii lub tytuł inżyniera . Stopień magistra i inżyniera może składać się z badań , zajęć lub połączenia tych dwóch. Doktor filozofii składa się z ważnego elementu badawczego i jest często postrzegany jako punkt wyjścia do nauki . W Wielkiej Brytanii i wielu innych krajach europejskich tytuł magistra inżyniera jest często uważany za tytuł licencjata o nieco dłuższym czasie trwania niż tytuł licencjata inżyniera.

Typowy program studiów licencjackich z zakresu inżynierii elektrycznej / elektronicznej

Poza elektromagnetyką i teorią sieci, inne elementy sylabusa są specyficzne dla kursu inżynierii elektronicznej . Elektryczne kursy inżynierskie mają inne specjalizacje, takie jak maszyny , wytwarzania energii i dystrybucji . Zwróć uwagę, że poniższa lista nie obejmuje dużej ilości matematyki (być może poza ostatnim rokiem) uwzględnionej w każdym roku studiów.

Elektromagnetyka

Elementy rachunku wektorowego: dywergencja i zwijanie; Twierdzenia Gaussa i Stokesa, równania Maxwella: formy różniczkowe i całkowe. Równanie falowe, wektor Poyntinga. Fale samolotowe: propagacja przez różne media; odbicie i załamanie; prędkość fazowa i grupowa; głębokość skóry. Linie transmisyjne: impedancja charakterystyczna; transformacja impedancji; Wykres Smitha; dopasowania impedancji; wzbudzenie impulsowe. Falowody: tryby w falowodach prostokątnych; warunki brzegowe; częstotliwości odcięcia; relacje dyspersyjne. Anteny: anteny dipolowe; tablice antenowe; Charakterystyka promieniowania; twierdzenie o wzajemności, zysk anteny. Należy zbadać dodatkowe podstawowe podstawy elektryczne

Teoria sieci

Grafy sieciowe: macierze powiązane z grafami; padanie, podstawowy zbiór cięcia i podstawowe macierze obwodów. Metody rozwiązania: analiza węzłowa i siatkowa. Twierdzenia sieciowe: superpozycja, maksymalny transfer mocy Thevenina i Nortona, transformacja Wye-Delta. Analiza sinusoidalna w stanie ustalonym z wykorzystaniem fazorów. Równania różniczkowe o stałych współczynnikach liniowych; analiza w dziedzinie czasu prostych obwodów RLC, Rozwiązywanie równań sieciowych z wykorzystaniem transformaty Laplace'a: analiza domeny częstotliwości obwodów RLC. Parametry sieci 2-portowej: punkt jazdy i funkcje transferu. Równania stanu.

Urządzenia i obwody elektroniczne

Urządzenia elektroniczne : pasma energetyczne w krzemie, krzemie wewnętrznym i zewnętrznym. Transport nośnika w krzemie: prąd dyfuzyjny, prąd dryftu, ruchliwość, rezystywność. Generowanie i rekombinacja nośników. dioda złączowa pn, dioda Zenera, dioda tunelowa, BJT, JFET, kondensator MOS, MOSFET, LED, pIn i fotodioda lawinowa, LASERY. Technologia urządzenia: proces wytwarzania układów scalonych, utlenianie, dyfuzja, implantacja jonów, fotolitografia, proces CMOS n-tub, p-tub i twin-tub.

Obwody analogowe : obwody równoważne (duży i mały sygnał) diod, BJT, JFET i MOSFET Proste obwody diodowe, obcinanie, zaciskanie, prostownik. Biasowanie i stabilność polaryzacji wzmacniaczy tranzystorowych i FET. Wzmacniacze: jedno i wielostopniowe, różnicowe, operacyjne, sprzężenia zwrotnego i mocy. Analiza wzmacniaczy; pasmo przenoszenia wzmacniaczy. Proste obwody wzmacniacza operacyjnego. Filtry. Oscylatory sinusoidalne; kryterium oscylacji; konfiguracje z pojedynczym tranzystorem i wzmacniaczem operacyjnym. Generatory funkcyjne i układy kształtujące fale. Zasilacze.

Obwody cyfrowe : algebra Boole'a, minimalizacja funkcji Boole'a; bramki logiczne rodziny cyfrowych układów scalonych (DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS). Układy kombinacyjne: układy arytmetyczne, konwertery kodów, multipleksery i dekodery. Układy sekwencyjne: zatrzaski i przerzutniki, liczniki i rejestry przesuwne. Obwody próbkujące i wstrzymujące, przetworniki ADC, przetworniki cyfrowo-analogowe. Pamięci półprzewodnikowe. Mikroprocesor (8085): architektura, programowanie, pamięć i interfejsy we / wy.

Sygnały i systemy

Definicje i właściwości transformaty Laplace'a, ciągły i dyskretny szereg Fouriera, ciągła i dyskretna transformata Fouriera, transformata z. Twierdzenia o próbkowaniu. Liniowe systemy niezmiennicze w czasie: definicje i właściwości; wypadek, stabilność, odpowiedź impulsowa, splot, odpowiedź częstotliwościowa biegunów i zer, opóźnienie grupowe, opóźnienie fazowe. Transmisja sygnału przez systemy LTI. Sygnały losowe i szum: prawdopodobieństwo, zmienne losowe, funkcja gęstości prawdopodobieństwa, autokorelacja, gęstość widmowa mocy.

Systemy kontrolne

Elementy systemu sterowania; opis schematyczny, redukcja schematów blokowych. Systemy z pętlą otwartą i pętlą zamkniętą (sprzężenie zwrotne) oraz analiza stabilności tych systemów. Wykresy przepływu sygnałów i ich zastosowanie w wyznaczaniu transmitancji układów; analiza stanów nieustalonych i ustalonych układów sterowania LTI i odpowiedzi częstotliwościowej. Narzędzia i techniki analizy systemu sterowania LTI: loci korzeni, kryterium Routha-Hurwitza, wykresy Bodego i Nyquista. Kompensatory układów sterowania: elementy kompensacji wyprzedzenia i opóźnienia, elementy regulacji proporcjonalno-całkująco-różniczkowej. Reprezentacja zmiennych stanu i rozwiązanie równania stanu układów sterowania LTI.

Komunikacja

Systemy łączności: systemy modulacji i demodulacji amplitudy i kąta, analiza widmowa tych operacji, odbiorniki superheterodynowe; elementy sprzętu komputerowego, realizacje systemów komunikacji analogowej; obliczenia stosunku sygnału do szumu dla modulacji amplitudy (AM) i modulacji częstotliwości (FM) w warunkach niskiego poziomu szumów. Cyfrowe systemy komunikacyjne: modulacja kodowo-impulsowa, modulacja różnicowo-kodowa, modulacja delta; schematy modulacji cyfrowej - schematy kluczowania amplitudy, fazy i częstotliwości z przesunięciem, odbiorniki z dopasowanym filtrem, uwzględnienie szerokości pasma i obliczenia prawdopodobieństwa błędu dla tych schematów.

Orzecznictwo

Zalety certyfikacji różnią się w zależności od lokalizacji. Na przykład w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie „tylko licencjonowany inżynier może ... pieczętować prace inżynierskie dla klientów publicznych i prywatnych”. Wymóg ten jest egzekwowany przez ustawodawstwo stanowe i prowincjonalne, takie jak ustawa o inżynierach Quebecu. W innych krajach, takich jak Australia, takie przepisy nie istnieją. Praktycznie wszystkie jednostki certyfikujące stosują kodeks etyczny, którego oczekują od wszystkich członków lub grożą wydaleniem. W ten sposób organizacje te odgrywają ważną rolę w utrzymaniu standardów etycznych w zawodzie. Nawet w jurysdykcjach, w których certyfikacja ma niewielki lub żaden wpływ prawny na pracę, inżynierowie podlegają prawu umów. W przypadkach, gdy praca inżyniera zawodzi, może on zostać pociągnięty do odpowiedzialności deliktowej zaniedbania, aw skrajnych przypadkach za przestępstwo karne. Praca inżyniera musi być również zgodna z wieloma innymi zasadami i przepisami, takimi jak przepisy budowlane i przepisy dotyczące prawa ochrony środowiska.

Istotne organizacje zawodowe dla inżynierów elektryków obejmują Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników oraz Instytut Inżynierii i Technologii . Pierwsza twierdzi, że produkuje 30% światowej literatury elektrotechnicznej, ma ponad 360 000 członków na całym świecie i organizuje ponad 300 konferencji rocznie. Ta ostatnia publikuje 14 czasopism, ma 120 000 członków na całym świecie, posiada certyfikaty Chartered Engineers w Wielkiej Brytanii i twierdzi, że jest największym profesjonalnym towarzystwem inżynieryjnym w Europie.

Zobacz też

Bibliografia