Inxhinieria elektronike
Inxhinieria elektronike është një nëndisiplinë e inxhinierisë elektrike e cila u shfaq në fillim të shekullit të 20-të dhe dallohet nga përdorimi shtesë i përbërësve aktivë si pajisjet gjysmëpërçuese për të amplifikuar dhe kontrolluar rrjedhën e rrymës elektrike. Më parë, inxhinieria elektrike përdorte vetëm pajisje pasive si çelsat mekanike, rezistorët, induktorët dhe kondensatorët.
Ai mbulon fusha të tilla si: elektronika analoge, elektronika dixhitale, elektronika e konsumit, sistemet e integruara dhe elektronika e energjisë . Ajo është gjithashtu e përfshirë në shumë fusha të lidhura, për shembull fizika e gjendjes së ngurtë, inxhinieria radio, telekomunikacioni, sistemet e kontrollit, përpunimi i sinjalit, inxhinieria e sistemeve, inxhinieria kompjuterike, inxhinieria e instrumenteve, kontrolli i energjisë elektrike, fotonika dhe robotika .
Instituti i Inxhinierëve Elektrikë dhe Elektronikë (IEEE) është një nga organet më të rëndësishme profesionale për inxhinierët elektronikë në SHBA. Komisioni Ndërkombëtar Elektroteknik (IEC) publikon standardet elektrike duke përfshirë ato për inxhinierinë elektronike.
Fushat e specializuara
Inxhinieria elektronike ka shumë nënfusha. Ky seksion përshkruan disa nga më të njohurat.
Përpunimi elektronik i sinjaleve merret me analizën dhe manipulimin e sinjaleve . Sinjalet mund të jenë ose analoge, në të cilin rast sinjali ndryshon vazhdimisht sipas informacionit, ose dixhitale, në të cilin rast sinjali ndryshon sipas një sërë vlerash diskrete që përfaqësojnë informacionin.
Për sinjalet analoge, përpunimi i sinjalit mund të përfshijë amplifikimin dhe filtrimin e sinjaleve audio për pajisjet audio dhe modulimin dhe demodulimin e sinjaleve të radiofrekuencës për telekomunikacione . Për sinjalet dixhitale, përpunimi i sinjalit mund të përfshijë ngjeshjen, kontrollin e gabimeve dhe zbulimin e gabimeve dhe korrigjimin.
Inxhinieria e telekomunikacionit merret me transmetimin e informacionit përmes një mjedis të tillë si një kabllo koaksiale, një fibër optike ose hapësirë e lirë . Transmetimet në hapësirën e lirë kërkojnë që informacioni të kodohet në një valë bartëse në mënyrë që të transmetohet, kjo njihet si modulim . Teknikat e njohura të modulimit analog përfshijnë modulimin e amplitudës dhe modulimin e frekuencës .
Pasi të përcaktohen karakteristikat e transmetimit të një sistemi, inxhinierët e telekomunikacionit projektojnë transmetuesit dhe marrësit e nevojshëm për sisteme të tilla. Këto të dyja ndonjëherë kombinohen për të formuar një pajisje komunikimi të dyanshme të njohur si ndërmarrës . Një konsideratë kryesore në projektimin e transmetuesve është konsumi i tyre i energjisë pasi kjo lidhet ngushtë me fuqinë e tyre të sinjalit. Nëse fuqia e sinjalit të një transmetuesi është e pamjaftueshme, informacioni i sinjalit do të korruptohet nga zhurma .
Inxhinieria e kontrollit ka një gamë të gjerë aplikimesh elektronike nga sistemet e fluturimit dhe shtytjes së avionëve komercialë deri te kontrolli i lundrimit i pranishëm në shumë makina moderne. Ai gjithashtu luan një rol të rëndësishëm në automatizimin industrial . Inxhinierët e kontrollit shpesh përdorin reagime gjatë projektimit të sistemeve të kontrollit .
Inxhinieria e instrumenteve merret me projektimin e pajisjeve për të matur madhësitë fizike si shtypja, rrjedha dhe temperatura . Dizajni i instrumenteve të tilla kërkon një kuptim të mirë të inxhinierisë elektronike dhe fizikës ; për shembull, armët e radarit përdorin efektin Doppler për të matur shpejtësinë e automjeteve që vijnë përballë. Në mënyrë të ngjashme, termoçiftet përdorin efektin Peltier-Seebeck për të matur ndryshimin e temperaturës midis dy pikave.
Inxhinieria kompjuterike merret me projektimin e kompjuterëve dhe sistemeve kompjuterike. Kjo mund të përfshijë projektimin e pajisjeve të reja kompjuterike, projektimin e PDA-ve ose përdorimin e kompjuterëve për të kontrolluar një fabrikë industriale . Zhvillimi i sistemeve të ngulitura - sisteme të krijuara për detyra specifike (p.sh. telefonat celularë) - përfshihet gjithashtu në këtë fushë. Kjo fushë përfshin mikrokontrolluesin dhe aplikacionet e tij. Inxhinierët e kompjuterave mund të punojnë gjithashtu në softuerin e një sistemi. Sidoqoftë, dizenjimi i sistemeve komplekse softuerike është shpesh fusha e inxhinierisë softuerike e cila bie nën shkencën kompjuterike, e cila zakonisht konsiderohet një disiplinë e veçantë.
Mbështetja e fushave të njohurive
Gjerësia e madhe e inxhinierisë elektronike ka çuar në përdorimin e një numri të madh fushash të specializuara që mbështesin njohuritë.
Elementet e llogaritjes vektoriale : divergjenca dhe kaçurrela ; Teoremat e Gausit dhe Stokut, ekuacionet e Maksuellit : format diferenciale dhe integrale. Ekuacioni i valës, vektori Poynting . Valët plane : përhapja nëpër mjedise të ndryshme; reflektimi dhe përthyerja ; shpejtësia e fazës dhe grupit ; thellësia e lëkurës . Linjat e transmetimit : impedanca karakteristike ; transformimi i impedancës; grafiku Smith ; përputhja e rezistencës ; ngacmimi i pulsit. Valët drejtuese : modalitetet në valët drejtuese drejtkëndëshe; kushtet kufitare ; frekuencat e ndërprerjes ; marrëdhëniet e dispersionit . Antenat: Antena dipole ; vargje antenash ; modeli i rrezatimit; teorema e reciprocitetit, fitimi i antenës .
Grafet e rrjetave: matricat e shoqëruara të grafeve; incidenca, grupi i prerjes themelore dhe matricat e qarkut themelor. Metodat e zgjidhjes: analiza nyjore dhe rrjetë. Teoremat e rrjetit: superpozimi, transferimi maksimal i fuqisë sipas Teveninit dhe Nortonit, transformimi Wye-Delta. Analiza sinusoidale e gjendjes së qëndrueshme duke përdorur fazorë. Ekuacionet diferenciale me koeficientë konstantë linearë; Analiza e rrafshit kohor të qarqeve të thjeshta RLC, Zgjidhja e ekuacioneve të rrjetit duke përdorur transformimin e Laplasit : analiza e domenit të frekuencës së qarqeve RLC. Parametrat e rrjetit me 2 porta: pika e drejtimit dhe funksionet e transferimit. Ekuacionet e gjendjes për rrjetet.
Pajisjet elektronike : Shiritat e energjisë në silic, silikoni i brendshëm dhe i jashtëm. Transporti i bartësit në silic: rryma e difuzionit, rryma e lëvizjes, lëvizshmëria, rezistenca. Gjenerimi dhe rikombinimi i bartësve. Dioda me bashkim pn, dioaë Zener, dioda e tunelit, BJT, JFET, kondensatori MOS, MOSFET, LED, diodë fotografike me pin dhe ortekë, LAZER. Teknologjia e pajisjes: procesi i fabrikimit të qarkut të integruar, oksidimi, difuzioni, implantimi i joneve, fotolitografia, n-tub, p-tub dhe procesi CMOS me dy tuba.
Qarqet dixhitale : Funksionet Buleane ( NOT, AND, OSE, XOR ,. . . ). Familjet dixhitale IC të portave logjike ( DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS ). Qarqet e kombinuara: qarqet aritmetike, konvertuesit e kodeve, multiplekserët dhe dekoderat . Qarqet sekuenciale : shul dhe rrokullisje, numërues dhe regjistra ndërrimi. Mostra dhe mbajini qarqet, ADC-të, DAC-të . Kujtesa gjysmëpërçuese . Mikroprocesori 8086 : arkitekturë, programim, memorie dhe ndërfaqe I/O.