Кіріспе
Электр және электроника инженерлері әдетте электр/электроника инженериясы мамандығы бойынша академиялық дәрежеге ие болады. Мұндай дәреже алуға кеткен оқу мерзімі әдетте үш немесе төрт жылды құрайды, ал аяқталған дәреже университетке байланысты инженерлік бакалавр, ғылым бакалавры немесе қолданбалы ғылым бакалавры деп аталуы мүмкін.
Бакалавриат білімінің ауқымы
Бұл мамандық физика, математика, жобаны басқару және электр және электроника инженериясының нақты тақырыптарын қамтиды. Бастапқыда бұл тақырыптар электр инженериясының көптеген, тіпті барлық тармақтарын қамтиды. Студенттер бітіруге жақындап, бір немесе бірнеше тармақта мамандануды таңдайды. Көптеген елдерде инженерлік бакалавр дәрежесі сертификаттауға жасалған алғашқы қадам болып табылады және дипломдық бағдарламаның өзі кәсіби ұйыммен сертификатталады. Сертификатталған бағдарламаны аяқтағаннан кейін инженер сертификат алу үшін бірқатар талаптарды орындауы керек (оның ішінде жұмыс тәжірибесінің талаптары). Сертификат алғаннан кейін инженерге Кәсіби инженер (АҚШ және Канадада), Дипломдық инженер (Ұлыбританияда, Ирландияда, Үндістанда, Пәкістанда, Оңтүстік Африкада және Зимбабведе), Дипломдық кәсіби инженер (Австралияда) немесе Еуропалық инженер (Еуропалық Одақтың көп бөлігінде) деген атақ беріледі.
Жоғары оқу орнынан кейінгі білім
Электр инженерлері сондай-ақ, магистр, философия докторы (инженерлік ғылымдары бойынша) немесе инженерлік дәрежесі сияқты аспирантура білімін алуға таңдау жасай алады. Магистрлік және инженерлік дәрежелер зерттеу жұмыстарынан, оқу курстарынан немесе екеуінің қосындысынан тұруы мүмкін. Философия докторының маңызды бөлігі зерттеу жұмыстары болып табылады және ол көбінесе академиялық қызметке қадам ретінде қарастырылады. Ұлыбританияда және көптеген Еуропа елдерінде инженерлік магистрлік дәрежесі инженерлік бакалаврден сәл ұзақ мерзімді бакалаврлық дәреже деп есептеледі.
Электрлік/электроника инженериясының әдеттегі бакалавриат оқу бағдарламасы
Электромагнетизм және желілік теориядан басқа, оқу жоспарының қалған бөлігі электроника инженериясы курсына қатысты. Электр инженериясы курстарында машиналар, электр энергиясын өндіру және тарату сияқты басқа да мамандықтар бар. Аталған тізімге әр жылғы оқу бағдарламасына енгізілген математиканың көп көлемі (соңғы курс болмаса) кірмейтінін ескеріңіз.
Электромагниттік
Векторлық есептеу элементтері: дивергенция және керль; Гаусс және Стокс теоремалары, Максвелл теңдеулері: дифференциалдық және интегралдық түрлері. Толқын теңдеуі, Пойнтинг векторы. Жазық толқындар: әртүрлі орта арқылы таралуы; шағылысу және сыну; фазалық және топтық жылдамдық; терінің тереңдігі. Желілер: сипаттамалық кедергі; кедергінің түрлендірілуі; Смит диаграммасы; кедергіні сәйкестендіру; импульстік қоздыру. Толқын жетектері: тікбұрышты толқын жетектеріндегі режимдер; шекаралық шарттар; бөліну жиіліктері; дисперсиялық байланыстар. Антенналар: Дипольдік антенналар; антенналық массивлер; сәулелену диаграммасы; өзаралық теорема, антеннаның күшейтуі. Электр техникасының қосымша негізгі принциптерін оқу қажет.
Желілік теория
Желілік графиктер: графиктермен байланысты матрицалар; тұтасу, негізгі кесу жиынтығы және негізгі контур матрицалары. Шешу әдістері: түйіндік және контурлық талдау. Желілік теоремалар: суперпозиция, Тевенин және Нортонның максималды қуат беру теоремасы, Үшбұрыш-Жұлдыз түрлендіруі. Фазорлар қолданып, тұрақты күйдегі синусоидалық талдау. Сызықтық тұрақты коэффициентті дифференциалдық теңдеулер; қарапайым RLC тізбектерінің уақыт доменіндегі талдау, Лаплас түрлендіруін қолданып желілік теңдеулерді шешу: RLC тізбектерінің жиілік доменіндегі талдау. 2-портты желінің параметрлері: кіріс және беру функциялары. Күй теңдеулері.
Электрондық құрылғылар мен схемалар
Электрондық құрылғылар: кремнийдегі энергия жолақтары, ішкі және сыртқы кремний. Кремнийдегі тасымалдаушылардың көшігі: диффузиялық ток, дрейфтік ток, жылдамдық, кедергі. Тасымалдаушыларды жасау және рекомбинациялау. p-n торапты диод, Зенер диоды, туннельді диод, BJT, JFET, MOS конденсаторы, MOSFET, светодиод (LED), p-I-n және лавиналық фотодиодтар, лазерлер. Құрылғылар технологиясы: интегралды схемаларды жасау процесі, тотығу, диффузия, иондық имплантация, фотолитография, n-қойма, p-қойма және екі қоймалы CMOS процесі. Аналогтық тізбектер: диодтардың, BJT, JFET және MOSFET эквиваленттік тізбектері (үлкен және кіші сигналды), қарапайым диодтық тізбектер, кесу, тістеу, түзеткіш. Транзисторлар мен FET күшейткіштерінің бейімделуі және бейімделу тұрақтылығы. Күшейткіштер: бір және көп сатылы, дифференциалдық, операциялық, кері байланыс және қуат күшейткіштері. Күшейткіштерді талдау; күшейткіштердің жиілік жауабы. Қарапайым операциялық күшейткіш тізбектері. Сүзгілер. Синусоидтық генераторлар; тербеліс шарты; бір транзисторлық және операциялық күшейткіш конфигурациялары. Функционалдық генераторлар және толқын пішінін өзгерту тізбектері. Электрмен жабдықтау. Цифрлық тізбектер: Буль алгебрасы, Буль функцияларын ықшамдау; логикалық қақпалар, цифрлық интегралды схемалар отбасылары (DTL, TTL, ECL, MOS, CMOS). Комбинациялық тізбектер: арифметикалық тізбектер, код түрлендіргіштері, мультиплексорлар және декодерлер. Сызықтық тізбектер: құлыптағыштар мен триггерлер, тізбектер мен ауыстыру тіркелімдері. Үлгіні алу және сақтау тізбектері, АҚТ, ДАҚ. Жартылай өткізгіш жад. Микропроцессор (8085): архитектурасы, бағдарламалау, жад және I/O интерфейсі.
Сигналдар мен жүйелер
Лаплас түрлендіруінің анықтамасы мен қасиеттері, үздіксіз уақыт және дискретті уақыт Фурье қатарлары, үздіксіз уақыт және дискретті уақыт Фурье түрлендіруі, z-түрлендіруі. Үлгілеу теоремалары. Сызықтық уақыт бойынша өзгермейтін жүйелер: анықтамалар мен қасиеттері; себептілік, тұрақтылық, импульстік жауап, конволюция, полюстер мен нөлдер, жиілік сипаттамасы, топтық кешігу, фазалық кешігу. LTI жүйелері арқылы сигналдардың берілуі. Кездейсоқ сигналдар және шу: ықтималдық, кездейсоқ шамалар, ықтималдық тығыздық функциясы, автокорреляция, қуат спектральдік тығыздығы.
Басқару жүйелері
Басқару жүйесінің компоненттері; блок-схемалық сипаттама, блок-схемаларды ықшамдау. Ашық және жабық контурлы (кері байланыс) жүйелер және осы жүйелердің тұрақтылығын талдау. Сигнал ағыны графиктері және оларды жүйелердің беріліс функцияларын анықтау үшін қолдану; LTI басқару жүйелерінің уақытша және орнықты күйін талдау және жиілік сипаттамасы. LTI басқару жүйелерін талдау құралдары мен техникалары: түбірлік локустар, Рут-Гурвиц критерийі, Боде және Найквист графиктері. Басқару жүйесінің компенсаторлары: жетекші және кідіріс компенсациясының элементтері, пропорционалды-интегралды-туындылық басқару элементтері. LTI басқару жүйелерінің күй теңдеуін көрсету және оны шешу.
Байланыс
Байланыс жүйелері: амплитудалық және бұрыштық модуляция және демодуляция жүйелері, осы операциялардың спектрлік талдауы, супергетеродинді қабылдағыштар; аппараттық элементтер, аналогтық байланыс жүйелерінің іске асырылуы; амплитудалық модуляция (AM) және жиілік модуляциясы (FM) үшін төмен шу жағдайында сигнал мен шу арақатынасын есептеу. Цифрлық байланыс жүйелері: импульстік кодты модуляция, дифференциалдық импульстік кодты модуляция, дельта-модуляция; цифрлық модуляция схемалары: амплитудалық, фазалық және жиіліктік ауысу кілттеу схемалары, сәйкес сүзгі қабылдағыштар, жолақтық ені және осы схемалар үшін қателік болу ықтималдығын есептеу.
Сертификаттау
Сертификаттаудың артықшылықтары географиялық орналасуға байланысты әртүрлі болады. Мысалы, АҚШ және Канадада "тек лицензияланған инженер ғана мемлекеттік және жеке клиенттер үшін инженерлік жұмыстарға қол қоюға құқылы". Бұл талап Квебек Инженерлер заңы сияқты штаттық және провинциялық заңнамалармен қамтамасыз етіледі. Австралия сияқты басқа елдерде мұндай заңнама жоқ. Көптеген сертификаттау ұйымдары этика кодексін сақтайды және барлық мүшелері оған сәйкес келуін күтеді, әйтпесе олар шығарылу қаупіне тап болады. Осылайша, бұл ұйымдар мамандықтың этикалық стандарттарын сақтауда маңызды рөл атқарады. Сертификаттау жұмысқа тікелей қатысы жоқ немесе азырақ болатын юрисдикцияларда да инженерлер шарттық құқыққа бағынады. Егер инженердің жұмысы сәтсіз аяқталса, ол немқұрайлылыққа байланысты зардап шегуі мүмкін, ал ең ауыр жағдайларда қылмыстық немқұрайлылық айыбына ұшырауы мүмкін. Инженердің жұмысы сонымен қатар құрылыс нормалары және экологиялық заңнама сияқты көптеген басқа да ережелер мен талаптарға сәйкес болуы керек. Электр инженерлері үшін маңызды кәсіби ұйымдарға Электр және электроника инженерлері институты және Инженерлік және технология институты жатады. Біріншісі электр инженериясы саласындағы әлемдік әдебиеттің 30 пайызын жасайды, бүкіл әлемде 360 000-нан астам мүшесі бар және жыл сайын 300-ден астам конференция өткізеді. Екіншісі 14 журнал жариялайды, бүкіл әлемде 120 000 мүшесі бар, Ұлыбританияда Chartered Engineer сертификатын береді және Еуропадағы ең ірі кәсіби инженерлік қоғам екенін мәлімдейді.