Обучение и подготовка инженеров-электриков и электронщиков - Education and training of electrical and electronics engineers

Факультет электротехники Белостокского технического университета, Польша.

Инженеры-электрики и электронщики обычно обладают Ученая степень со специализацией в области электротехники / электроники. Продолжительность обучения для получения такой степени обычно составляет три или четыре года, а законченная степень может быть обозначена как Бакалавр инженерии, Бакалавр или же Бакалавр прикладных наук в зависимости от университета.

Объем бакалавриата

Степень обычно включает единицы, охватывающие физика, математика, управление проектом и специальные темы в области электротехники и электроники. Первоначально такие темы охватывают большинство, если не все, подразделы электротехники. Затем студенты выбирают специализацию в одном или нескольких подполях к концу степени. В большинстве стран степень бакалавра инженерных наук представляет собой первый шаг к сертификации, а сама программа получения степени сертифицирована профессиональным органом. После завершения сертифицированной программы на получение степени инженер должен удовлетворить ряд требований (включая требования к опыту работы), прежде чем будет сертифицирован. После сертификации инженер получает звание профессионального инженера (в США и Канаде), дипломированного инженера (в Соединенном Королевстве, Ирландии, Индии, Пакистане, Южной Африке и Зимбабве), дипломированного профессионального инженера (в Австралии) или европейского инженера. (в большей части Европейского Союза).

Аспирантура

Инженеры-электрики также могут выбрать аспирантуру, например Магистр инженерии, а Доктор Философии в инженерии или Степень инженера. Степень магистра и инженера может состоять из исследование, курсовая работа или смесь двух. Доктор философии состоит из значительного исследовательского компонента и часто рассматривается как отправная точка академия. В Соединенном Королевстве и различных других европейских странах степень магистра инженерного дела часто рассматривается как степень бакалавра с чуть более длительным сроком обучения, чем степень бакалавра технических наук.

Типовая программа бакалавриата по электротехнике / электронике

Помимо электромагнетизма и теории сетей, другие предметы в учебной программе посвящены электроника инженерный курс. Электрические инженерные курсы имеют другие специализации, такие как машины, выработка энергии и распределение. Обратите внимание, что следующий список не включает большое количество математических (возможно, за исключением последнего года обучения), включенных в каждый год обучения.

Электромагнетизм

Элементы векторного исчисления: дивергенция и ротор; Теоремы Гаусса и Стокса, уравнения Максвелла: дифференциальная и интегральная формы. Волновое уравнение, вектор Пойнтинга. Плоские волны: распространение через различные среды; отражение и преломление; фазовая и групповая скорость; глубина кожи. Линии передачи: волновое сопротивление; преобразование импеданса; Диаграмма Смита; согласование импеданса; импульсное возбуждение. Волноводы: моды в прямоугольных волноводах; граничные условия; частоты среза; дисперсионные соотношения. Антенны: дипольные антенны; антенные решетки; диаграмма направленности; теорема взаимности, усиление антенны. Необходимо изучить дополнительные фундаментальные основы электротехники.

Теория сети

Сетевые графы: матрицы, связанные с графами; матрицы инцидентности, фундаментальных разрезов и фундаментальных схем. Методы решения: узловой и сеточный анализ. Сетевые теоремы: суперпозиция, передача максимальной мощности Тевенина и Нортона, преобразование Уай-Дельта. Синусоидальный анализ устойчивого состояния с использованием векторов. Линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами; анализ во временной области простых цепей RLC, Решение сетевых уравнений с использованием преобразования Лапласа: анализ в частотной области цепей RLC. Параметры 2-портовой сети: точка движения и передаточные функции. Уравнения состояния.

Электронные устройства и схемы

Электронные устройства: Энергетические зоны в кремнии, собственном и внешнем кремнии. Транспорт носителей в кремнии: диффузионный ток, дрейфовый ток, подвижность, удельное сопротивление. Генерация и рекомбинация носителей. p-n-переход, стабилитрон, туннельный диод, BJT, JFET, МОП-конденсатор, MOSFET, светодиод, p-I-n и лавинный фотодиод, ЛАЗЕРЫ. Технология устройства: процесс изготовления интегральных схем, окисление, диффузия, ионная имплантация, фотолитография, n-ванна, p-ванна и двухкамерный CMOS процесс.

Аналоговые схемы: Эквивалентные схемы (большой и малосигнальный) диодов, BJT, JFET и MOSFET.^{[требуется разъяснение ]} Простые диодные схемы, отсечка, зажим, выпрямитель. Стабильность и стабильность смещения транзисторных и полевых транзисторов. Усилители: одно- и многокаскадные, дифференциальные, операционные, с обратной связью и силовые. Анализ усилителей; АЧХ усилителей. Простые схемы операционного усилителя. Фильтры. Синусоидальные генераторы; критерий колебания; конфигурации с одним транзистором и операционным усилителем. Функциональные генераторы и волновые схемы. Источники питания.

Цифровые схемы: Булева алгебра, минимизация булевых функций; логические вентили цифровых семейств ИС (DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS).^{[требуется разъяснение ]} Комбинационные схемы: арифметические схемы, преобразователи кода, мультиплексоры и декодеры. Последовательные схемы: защелки и триггеры, счетчики и регистры сдвига. Цепи выборки и хранения, АЦП, ЦАП. Полупроводниковая память. Микропроцессор (8085): архитектура, программирование, память и интерфейс ввода-вывода.

Сигналы и системы

Определения и свойства преобразования Лапласа, рядов Фурье для непрерывного и дискретного времени, преобразования Фурье в непрерывном и дискретном времени, z-преобразования. Выборочные теоремы. Линейные инвариантные во времени системы: определения и свойства; авария, стабильность, импульсная характеристика, свертка, частотная характеристика полюсов и нулей, групповая задержка, фазовая задержка. Передача сигнала через системы LTI. Случайные сигналы и шум: вероятность, случайные величины, функция плотности вероятности, автокорреляция, спектральная плотность мощности.

Системы управления

Компоненты системы управления; структурное описание, приведение структурных схем. Системы с разомкнутым и замкнутым циклом (обратной связью) и анализ устойчивости этих систем. Графики прохождения сигналов и их использование при определении передаточных функций систем; анализ переходных и установившихся состояний систем управления LTI и частотной характеристики. Инструменты и методы для анализа системы управления LTI: корневые локусы, критерий Рауса-Гурвица, графики Боде и Найквиста. Компенсаторы системы управления: элементы компенсации опережения и запаздывания, элементы пропорционально-интегрально-производного управления. Представление переменных состояния и решение уравнения состояния систем управления LTI.

Связь

Системы связи: системы амплитудной и угловой модуляции и демодуляции, спектральный анализ этих операций, супергетеродинные приемники; элементы аппаратного обеспечения, реализации аналоговых систем связи; Расчет отношения сигнал / шум для амплитудной модуляции (AM) и частотной модуляции (FM) для условий низкого уровня шума. Цифровые системы связи: импульсно-кодовая модуляция, дифференциальная импульсно-кодовая модуляция, дельта-модуляция; схемы цифровой модуляции - схемы амплитудной, фазовой и частотной манипуляции, приемники с согласованными фильтрами, учет полосы пропускания и расчет вероятности ошибок для этих схем.

Сертификация

Преимущества сертификации зависят от местоположения. Например, в США и Канаде «только лицензированный инженер может ... выполнять инженерные работы для государственных и частных клиентов». Это требование обеспечивается законодательством штата и провинции, например, Законом об инженерах Квебека. В других странах, например в Австралии, такого законодательства нет. Практически все сертифицирующие органы придерживаются этического кодекса, который, как они ожидают, все члены будут соблюдать или рискуют быть исключенными. Таким образом, эти организации играют важную роль в поддержании этических стандартов профессии. Даже в тех юрисдикциях, где сертификация практически не имеет юридического значения для работы, инженеры подчиняются договорному праву. В случае неудачной работы инженера он может быть подвергнут правонарушению в виде халатности, а в крайних случаях - обвинению в преступной халатности. Работа инженера также должна соответствовать множеству других правил и положений, таких как строительные нормы и правила, касающиеся права окружающей среды.

Важные профессиональные органы для инженеров-электриков включают Институт инженеров по электротехнике и электронике и Институт инженерии и технологий. Первая утверждает, что она составляет 30 процентов мировой литературы по электротехнике, насчитывает более 360 000 членов по всему миру и ежегодно проводит более 300 конференций. Последний издает 14 журналов, насчитывает 120 000 участников по всему миру, сертифицирует дипломированных инженеров в Соединенном Королевстве и претендует на звание крупнейшего профессионального инженерного общества в Европе.

Смотрите также

Инженерное образование