전자 공학

Electronic engineering
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전자공학은 20세기 초에 등장한 전기공학의 하위 분야로, 전류 흐름을 증폭 및 제어하기 위해 반도체 소자와 같은 능동 부품을 추가로 사용하는 것이 특징이다.이전의 전기 공학에서는 기계 스위치, 저항기, 인덕터 및 캐패시터와 같은 수동 장치만 사용했습니다.

여기에는 아날로그 전자제품, 디지털 전자제품, 가전제품, 임베디드 시스템, 전력 전자제품 등의 분야가 포함됩니다.또한 솔리드 스테이트 물리학, 무선 공학, 통신, 제어 시스템, 신호 처리, 시스템 공학, 컴퓨터 공학, 계기 공학, 전력 제어, 로봇 공학 등 많은 관련 분야에도 관여하고 있습니다.

IEEE(Institute of Electric and Electronics Engineers)는 미국에서 가장 중요한 전자공학 엔지니어들의 전문 기관 중 하나입니다.영국에서는 동등한 기관이 IET(Institute of Engineering and Technology)입니다.IEC(International Electrotechnical Commission)는 전자 공학 표준을 포함한 전기 표준을 발표합니다.

역사와 발전

주요 기사:전자공학의 역사
주요 기사:일렉트로닉스

전자공학은 1897년 전자의 식별과 이후 작은 전기신호를 증폭하고 교정할 수 있는 진공관의 발명에 [1]따라 전자공학 분야의 첫발을 내디뎠다.1900년대 초 앰브로즈 플레밍이 다이오드를, 리 드 포레스트가 트라이오드를 발명하면서 실용화되기 시작했는데, 이는 비기계적 장치로 무선 안테나의 무선 신호와 같은 작은 전기 전압을 검출할 수 있게 했다.전자제품의 성장은 빨랐다.1920년대 초에는 상업적인 라디오 방송과 통신이 널리 보급되었고 장거리 전화와 음악 녹음 산업과 같은 다양한 응용 분야에 전자 증폭기가 사용되었습니다.

제2차 세계대전 중 레이더와 음파탐지기와 같은 전자시스템이 많이 개발되고, 그 후 평화시간 소비자 혁명이 일어나면서 그 규율이 더욱 강화되었다.

전문 분야

전자 공학에는 많은 하위 분야가 있습니다.이 섹션에서는 가장 일반적인 몇 가지에 대해 설명합니다.

전자 신호 처리는 신호의 분석과 조작을 다룬다.신호는 아날로그(이 경우 신호에 따라 지속적으로 변화) 또는 디지털(이 경우 신호는 정보를 나타내는 일련의 이산 값에 따라 변화) 중 하나입니다.

아날로그 신호의 경우, 신호 처리는 오디오 기기의 오디오 신호의 증폭 및 필터링과 통신용 무선 주파수 신호의 변조 및 복조를 포함할 수 있다.디지털 신호의 경우 신호 처리에는 압축, 오류 확인 및 오류 검출 및 수정이 포함될 수 있습니다.

통신 공학은 동축 케이블, 광섬유 또는 빈 공간과 같은 매체를 통한 정보 전송을 다룬다.빈 공간을 통한 전송은 전송하기 위해 정보를 반송파로 인코딩해야 합니다. 이를 변조라고 합니다.널리 사용되는 아날로그 변조 기법에는 진폭 변조와 주파수 변조가 있습니다.

시스템의 전송 특성이 결정되면, 전기통신 엔지니어는 이러한 시스템에 필요한 송신기와 수신기를 설계합니다.이들 2개가 조합되어 트랜시버라고 불리는 쌍방향 통신 장치가 형성되는 경우가 있습니다.송신기 설계에 있어서 중요한 고려사항은 신호 강도와 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 그 소비 전력입니다.송신기의 신호 강도가 불충분할 경우 신호의 정보가 노이즈에 의해 손상됩니다.

항공전자공학 및 항공전기통신공학은 항공우주 응용분야와 관련이 있다.항공-통신 엔지니어는 항공기 또는 지상 장비에서 공중 항전 관련 작업을 하는 전문가를 포함한다.이 분야의 전문가는 주로 컴퓨터, 네트워킹, IT 및 센서에 대한 지식을 필요로 합니다.이러한 과정은 민간 항공 기술 대학과 같은 곳에서 제공됩니다.[2][3]

제어 공학은 상업용 비행기의 비행 및 추진 시스템에서부터 많은 현대 자동차에 존재하는 크루즈 컨트롤에 이르기까지 광범위한 전자 응용 분야를 가지고 있습니다.산업 자동화에 있어서도 중요한 역할을 하고 있습니다.제어 엔지니어는 종종 제어 시스템을 설계할 때 피드백을 사용합니다.

계기 공학은 압력, 흐름 및 온도와 같은 물리적 양을 측정하는 장치의 설계를 다룬다.그러한 계측기의 설계는 전자 공학 및 물리학을 잘 이해해야 합니다. 예를 들어 레이더 총은 마주 오는 차량의 속도를 측정하기 위해 도플러 효과를 사용합니다.마찬가지로 열전대는 펠티에-제벡 효과를 사용하여 두 지점 간의 온도 차이를 측정합니다.

계측기는 그 자체로 사용되는 것이 아니라 대형 전기 시스템의 센서로 사용되는 경우가 많습니다.예를 들어 열전대를 사용하여 용해로 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다.이러한 이유로 계측 엔지니어링은 종종 제어 [4]엔지니어링의 대항마로 간주됩니다.

컴퓨터 공학은 컴퓨터와 컴퓨터 시스템의 설계를 다룬다.여기에는 새로운 컴퓨터 하드웨어의 설계, PDA의 설계 또는 산업 공장을 제어하기 위한 컴퓨터의 사용이 포함될 수 있습니다.임베디드 시스템(예를 들어 휴대전화)의 개발도 이 필드에 포함된다.이 필드에는 마이크로 컨트롤러와 그 애플리케이션이 포함됩니다.컴퓨터 엔지니어는 시스템의 소프트웨어에서도 작업할 수 있습니다.그러나 복잡한 소프트웨어 시스템의 설계는 종종 소프트웨어 엔지니어링의 영역이며, 이는 보통 별도의 분야로 간주됩니다.

VLSI 설계 엔지니어링 VLSI는 매우 대규모 통합을 의미합니다.IC와 다양한 전자 부품의 제조를 다루고 있습니다.집적회로를 설계할 때 전자공학 엔지니어는 먼저 전기 부품을 지정하고 전기 부품 간의 상호 연결을 설명하는 회로도를 구성합니다.완료되면 VLSI 엔지니어는 회로 구성에 필요한 다양한 도체 및 반도체 재료의 층을 매핑하는 설계도를 실제 레이아웃으로 변환합니다.

교육 및 훈련

주요 기사:전기전자 기술자 교육 및 훈련

전자공학은 더 넓은 전기공학 분야의 하위 분야입니다.전자공학 엔지니어는 일반적으로 전자공학을 전공한 학사 학위를 가지고 있습니다.이러한 학위를 위한 학습 기간은 보통 3년 또는 4년이며, 완성된 학위는 대학에 따라 공학 학사, 이학사, 응용 과학 학사 또는 기술 학사로 지정될 수 있습니다.또, 많은 영국 대학에서는, 대학원 레벨로 공학 석사(MENG) 학위를 제공하고 있습니다.

일부 전자공학 엔지니어들은 또한 이학 석사, 공학 철학 박사, 공학 박사 같은 대학원 과정을 택한다.일부 유럽 및 미국 대학에서는 석사학위가 제1학위로 도입되고 있으며 대학원생과 대학원생으로 엔지니어를 차별화하는 것은 어려운 경우가 많습니다.이 경우 경험이 고려됩니다.석사학위는 연구, 과정과제 또는 둘의 혼합으로 구성될 수 있습니다.철학박사는 중요한 연구요소로 구성되어 있으며 종종 학계의 진입점으로 여겨진다.

대부분의 국가에서 공학 학사 학위는 인증을 위한 첫걸음이며 학위 프로그램 자체는 전문 기관에 의해 인증됩니다.인증은 엔지니어가 공공 [5]안전에 영향을 미치는 프로젝트에 대한 계획을 법적으로 승인할 수 있도록 합니다.인정된 학위 프로그램을 수료한 후 엔지니어는 인정받기 전에 작업 경험 요건 등 다양한 요건을 충족해야 합니다.인증 후 엔지니어는 프로페셔널 엔지니어(미국, 캐나다 및 남아프리카), 공인 엔지니어 또는 법인 엔지니어(영국, 아일랜드, 인도, 짐바브웨), 공인 프로페셔널 엔지니어(호주 및 뉴질랜드) 또는 유럽 엔지니어(유럽 연합의 대부분)로 지정됩니다.

전자학 학위는 일반적으로 물리학, 화학, 수학, 프로젝트 관리 및 전기 공학 분야의 특정 주제를 다루는 단위를 포함합니다.처음에 이러한 토픽은 전부는 아니더라도 대부분의 전자 공학 하위 분야를 다룹니다.그런 다음 학생들은 학위 끝 무렵에 하나 이상의 하위 필드를 전문으로 하도록 선택합니다.

이 분야의 기초는 물리학과 수학 과학입니다.이러한 과학은, 그러한 시스템이 어떻게 동작하는지에 대한 질적 및 양적 설명을 얻는 데 도움이 되기 때문입니다.오늘날 대부분의 엔지니어링 작업은 컴퓨터를 사용하는 것과 관련이 있으며 전자 시스템을 설계할 때 컴퓨터 지원 설계 및 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램을 사용하는 것이 일반적입니다.대부분의 전자 공학자들이 기본적인 회로 이론을 이해하겠지만, 공학자들이 사용하는 이론들은 일반적으로 그들이 하는 일에 의존합니다.예를 들어 양자역학 및 고체물리학은 VLSI에 종사하는 엔지니어와 관련이 있을 수 있지만 임베디드 시스템으로 종사하는 엔지니어와는 관련이 거의 없습니다.

전자학이나 네트워크 이론 이외에, 강의 요강의 다른 항목들은 전자 공학 과목에 특화되어 있다.전기공학 과정에는 기계, 발전, 배전 등 다른 전문 분야가 있습니다.이 목록에는 [6][7]학위 필수 조건인 광범위한 공학 수학 커리큘럼이 포함되어 있지 않습니다.

지원 지식 영역

전자 공학이 광범위하게 전개됨에 따라 지식 분야를 지원하는 전문가가 대거 활용되고 있습니다.

벡터 미적분의 요소: 발산 및 컬; 가우스와 스톡스의 이론, 맥스웰의 방정식: 미분 및 적분 형태.파동 방정식, 포인팅 벡터평면파: 다양한 매체를 통한 전파, 반사 및 굴절, 위상 및 군 속도, 피부 깊이.전송선: 특성 임피던스, 임피던스 변환, 스미스 차트, 임피던스 매칭, 펄스 들뜸.도파관: 직사각형 도파관 모드, 경계 조건, 차단 주파수, 분산 관계.안테나:다이폴 안테나, 안테나 어레이, 방사선 패턴, 상호성 정리, 안테나 [8][9]게인.

네트워크 그래프: 그래프와 관련된 행렬; 발생률, 기본 컷 세트 및 기본 회로 행렬.솔루션 방법: 노드 및 메시 분석.네트워크 정리: 중첩, 테베닌 및 Norton의 최대 전력 전송, Wye-Delta 변환.[10]페이저를 사용한 정상 상태 사인파 분석.선형상수계수 미분방정식, 단순 RLC회로의 시간영역해석, 라플라스변환을 이용한 네트워크방정식해법: RLC회로의 주파수영역해석. 2포트 네트워크 파라미터: 구동점 및 전송함수.네트워크의 [11]스테이트 방정식.

전자 기기:실리콘, 내인성 및 외인성 실리콘의 에너지 밴드.실리콘 캐리어 트랜스포트: 확산 전류, 드리프트 전류, 이동성, 저항률.캐리어의 생성 및 재결합.p-n 접합 다이오드, 제너 다이오드, 터널 다이오드, BJT, JFET, MOSFET, LED, p-i-n 및 눈사태 포토 다이오드, 레이저.디바이스 테크놀로지: 집적회로 제작 프로세스, 산화, 확산, 이온 주입, 포토 리소그래피, n-tub, p-tub 및 twin-tub CMOS 프로세스.[12][13]

아날로그 회로:다이오드, BJT, JFET 및 MOSFET의 등가 회로(대형 및 소형 신호).단순 다이오드 회로, 클리핑, 클램핑, 정류기트랜지스터 및 FET 앰프의 바이어스 및 바이어스 안정성.앰프: 1단계 및 다단계, 차동, 동작, 피드백 및 전원.증폭기 분석, 증폭기 주파수 응답심플한 op-amp 회로필터사인파 발진기, 발진 기준, 싱글 트랜지스터 및 op-amp 구성.함수 발생기, 파형 형상 회로, 전원 장치.[14]

디지털 회로:부울 함수(NOT, AND, OR, XOR 등). 로직 게이트는 디지털 IC 패밀리(DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS)입니다.조합회로: 연산회로, 코드변환기, 멀티플렉서 및 디코더.시퀀셜 회로: 래치 및 플립 플랍, 카운터 및 시프트 레지스터.샘플 홀드 회로, ADC, DAC반도체 메모리.마이크로프로세서 8086: 아키텍처, 프로그래밍, 메모리 및 I/O 인터페이스.[15][16]

신호 및 시스템:라플라스 변환, 연속 시간 및 이산 시간 푸리에 시리즈, 연속 시간 및 이산 시간 푸리에 변환, z 변환의 정의 및 특성.샘플링 정리LTI(Linear Time-Invariant) 시스템: 정의 및 특성, 인과관계, 안정성, 임펄스 응답, 컨볼루션, 극 및 0 주파수 응답, 그룹 지연, 위상 지연.LTI 시스템을 통한 신호 전송랜덤 신호와 노이즈: 확률, 랜덤 변수, 확률 밀도 함수, 자기 상관, 파워 스펙트럼 밀도, 벡터와 [17][18]함수 간의 함수 유사.

전자 제어 시스템

기본 제어 시스템 구성요소, 블록 다이어그램 설명, 블록 다이어그램 축소 - Mason의 규칙.오픈 루프 및 클로즈드 루프(부정 유니티 피드백) 시스템 및 이들 시스템의 안정성 분석.신호 흐름 그래프 및 시스템 전송 기능 결정에 사용하는 LTI 제어 시스템 및 주파수 응답의 과도 및 정상 상태 분석.정상 상태 교란 제거 및 소음 민감도 분석.

LTI 제어 시스템 분석 및 설계를 위한 도구 및 기법: 루트 위치, Routh-Hurwitz 안정성 기준, Bode 및 Nyquist 플롯.제어 시스템 보상기: 납 및 지연 보상 요소, 비례 적분파생(PID) 제어 요소.디지털 컨트롤러의 실장에 제로 오더 홀드 및 ADC를 사용한 연속 시간 시스템의 이산화.디지털 컨트롤러의 제한: 에일리어스.LTI 제어 시스템의 상태 방정식 상태 변수 표현 및 해법.주파수 및 시간 영역 모두에서 상태 공간 실현을 통한 비선형 동적 시스템의 선형화.MIMO LTI 시스템의 제어성과 관찰성의 기본 개념.상태 공간 실현: 관찰 가능하고 제어 가능한 표준 형식.상태 피드백 폴 배치를 위한 Ackermann의 공식.완전 차수 및 축소 차수 추정기 [19][20]설계.

통신

아날로그 통신 시스템: 진폭 및 각도 변조 및 복조 시스템, 이러한 동작의 스펙트럼 분석, 슈퍼헤테로다인 소음 조건.

디지털 통신 시스템: 펄스 코드 변조(PCM), 차분 펄스 코드 변조(DPCM), 델타 변조(DM), 디지털 변조 - 진폭, 위상 및 주파수 시프트 키잉 방식(ASK, PSK, FSK), 일치 필터 수신기, 대역폭 고려 사항 및 이러한 방식에 대한 오류 계산 확률,[21][22] GSM, TDMA.

프로페셔널 단체

전기 엔지니어를 위한 전문 기관에는 미국 전기 전자 기술자 협회(IEE)와 영국 공학 기술 협회(IET)가 포함됩니다.유럽에서는 전기 및 컴퓨터(테크놀로지) 엔지니어로 전문적으로 인정받고 있습니다.IEEE는 전 세계 전기/전자 공학 관련 문헌의 30%를 생산하고 있으며, 430,000명 이상의 회원을 보유하고 있으며, 매년 전 세계에서 450회 이상의 IEEE 후원 또는 공동 주최 컨퍼런스를 개최하고 있습니다.SMIEE는 미국에서 공인된 전문 용어입니다.

프로젝트 엔지니어링

시스템 설계와 개발의 최첨단을 담당하지 않는 대부분의 엔지니어에게 기술적인 작업은 작업 중 극히 일부에 불과합니다.고객과 제안서 논의, 예산 편성, 프로젝트 일정 결정 등의 작업에도 많은 시간이 소요됩니다.많은 시니어 엔지니어가 기술자 또는 기타 엔지니어로 구성된 팀을 관리하고 있으며, 이러한 이유로 프로젝트 관리 기술이 중요합니다.대부분의 엔지니어링 프로젝트에는 어떤 형태로든 문서가 포함되어 있기 때문에 강력한 서면 커뮤니케이션 기술이 매우 중요합니다.

전자 공학 엔지니어의 직장은 그들이 하는 일의 종류만큼이나 다양합니다.전자공학 엔지니어는 제조 공장의 깨끗한 실험실 환경, 컨설팅 회사의 사무실 또는 연구소에서 찾을 수 있습니다.전자공학 엔지니어는 일하는 동안 과학자, 전기기술자, 컴퓨터 프로그래머 및 기타 엔지니어를 포함한 광범위한 개인들을 감독할 수 있습니다.

기술 기술의 노후화는 전자 공학 엔지니어들에게 심각한 우려 사항입니다.따라서 기술사회 회원 자격과 참여, 분야 정기 간행물의 정기적인 리뷰 및 지속적인 학습 습관은 숙련도를 유지하는 데 필수적이다.그리고 이것들은 주로 가전제품 [23]분야에서 사용된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "October 1897: The Discovery of the Electron". Retrieved 19 September 2018.
  2. ^ "مهندسی الکترونیک و مخابرات هواپیمایی". catc.ac.ir. Retrieved 31 January 2021.
  3. ^ "Raahnamaye-jaame-94-6-Mordad[catc.info]". s3.picofile.com. Retrieved 31 January 2021.
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  5. ^ "Are there any professional examinations available in the electronics and telecommunications engineering field? Where do I get the listings of these examinations, and how do I apply for them? Who is eligible to write such examinations?". Retrieved 28 May 2018.
  6. ^ Rakesh K. Garg/Ashish Dixit/Pavan Yadav Basic Electronics, 페이지 1, 방화벽 미디어, 2008 ISBN 978-81-318-0302-8
  7. ^ 사친 S.Sharma Power Electronics, 페이지 ix, 방화벽 미디어, 2008 ISBN 978-81-318-0350-9
  8. ^ Edward J. Rothwell/Michael J. Cloud Electronagnetics, CRC Press, 2001 ISBN 978-0-8493-1397-4
  9. ^ Joseph Edinister Schaum의 개요 전자학, McGraw Hill Professional, 1995 ISBN 978-07-021234-3
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  22. ^ Hwei Pia Hsu, Schaum's Outline of Analog and Digital Communications, McGraw – Hill Professional, 2003.ISBN 978-0-07-140228-6.
  23. ^ Homer L. Davidson, Consumer Electronics, 문제 슈팅 및 수리, 페이지 1, McGrow – Hill Professional, 2004.ISBN 978-0-07-142181-2.

외부 링크