پايان نامه مهندسي برق الكترونيك
مهندسي الكترونيك (به انگليسي: Electronic engineering) يكي از شاخه‌هاي مهندسي است كه از دانش علمي رفتار و اثر الكترون‌ها استفاده نموده و به توسعه قطعات، دستگاهها، سيستم‌ها، يا تجهيزاتي مي‌پردازد كه انرژي الكتريكي يكي از فاكتورهاي آنهاست؛ همانند لامپهاي خلاء، ترانزيستورها، مدارهاي مجتمع و مدارهاي چاپي. اين واژه به شاخه‌ي وسيعي از مهندسي اشاره دارد كه زيرشاخه‌هاي بسياري را در بر مي‌گيرد. شامل رشته‌هايي كه با توان، مهندسي ابزار دقيق، مخابرات، طراحي مدارهاي نيمه هادي، و بسياري ديگر در ارتباطند. اين واژه همچنين بخش بزرگي از دوره‌هاي تحصيلي مهندسي برق را كه در بيشتر دانشگاههاي اروپايي تدريس مي‌شود را شامل مي‌شود. اگرچه در آمريكا، مهندسي برق شامل تمام شاخه‌هاي آن از جمله الكترونيك است. انجمن مهندسان برق و الكترونيك آمريكا يكي از مهم‌ترين و موثرترين سازمانهاي اين رشته‌هاي مهندسي به شمار مي‌رود.
واژه مهندسي برق الكترونيك
واژه مهندسي برق كه در ميان دانشگاههاي قديمي استفاده مي‌شود هنوز هم مهندسي الكترونيك را تحت پوشش قرار مي‌دهد و فارغ‌التحصيلان، مهندس برق لقب مي‌گيرند. برخي از مردم بر اين باورند كه واژه مهندس برق بايد براي آن دسته از كساني به كار رود كه در قدرت و جريانهاي بالا يا مهندسي فشار قوي تخصص دارند. انجام پايان نامه ارشد در حالي كه گروهي ديگر معتقدند كه قدرت تنها يكي از زيرشاخه‌هاي مهندسي برق است (در واقع براي اين شاخه از صنعت مهندسي قدرت استفاده مي‌شود). همين‌طور در مورد مهندسي برق توزيع. در سالهاي اخير رشد رشته‌هايي جديد و جداگانه همچون مهندسي اطلاعات و مهندسي سيستمهاي مخابراتي را شاهد بوده‌ايم كه در گروههاي آموزشي تحت همين نام‌ها تحصيل مي‌شوند. بيشتر دانشگاههاي اروپايي مهندسي برق را براي مهندسان قدرت استفاده كرده و ميان مهندسي برق الكترونيك تفاوت قائلند. در آغاز دهه 1980 نيز واژه مهندسي كامپيوتر معمولاً براي اشاره به الكترونيك و مهندسي اطلاعات استفاده مي‌شد. هرچند مهندسي كامپيوتر هم‌اكنون به عنوان يك زيرمجموعه مهندسي الكترونيك در نظر گرفته مي‌شود
پيشينه مهندسي الكترونيك
مهندسي الكترونيك به عنوان يك حرفه از پيشرفتهاي فني در صنعت تلگراف در قرن 19 و صنايع راديو و تلويزيون در قرن 20 حاصل شد. مردم به راديو به خاطر جاذبه فني؛ اول به خاطر دريافت و سپس انتقال اطلاعات علاقه‌مند شدند. بسياري از مردمي كه در دهه? 1920 به راديو و تلويزيون رفتند تنها آماتورهاي دوره قبل از جنگ جهاني اول بودند. شاخه جديد مهندسي الكترونيك تا حد زيادي از پيشرفت تلفن، راديو، تجهيزات تلويزيون و مقدار زيادي از توسعه سيستمهاي الكترونيكي در طول جنگ جهاني دوم از جمله رادار، سونار، سيستمهاي ارتباطي و مهمات پيشرفته و سيستمهاي جنگ افزاري حاصل شد. در مدت اين سال‌ها اين موضوعات به عنوان مهندسي راديو شناخته مي‌شدند و تنها در اواخر دهه 1950 استفاده از واژه مهندسي الكترونيك آغاز شد. در همين هنگام آزمايشگاههاي الكترونيك (براي نمونه آزمايشگاه بل در ايالات متحده آمريكا) ايجاد شدند و با استفاده از كمك هزينه‌هاي شركتهاي بزرگ صنايع راديو، تلويزيون، و دستگاههاي تلفن، شروع به توليد سلسله پيشرفتهايي در الكترونيك كردند. در سال 1948 ترانزيستور روي كار آمد و در سال 1960، مدارهاي مجتمع انقلابي در صنعت الكترونيك برپا كردند. در انگلستان موضوع مهندسي الكترونيك به صورت مجزا از مهندسي برق به عنوان مدرك دانشگاهي در حدود سال 1960 اضافه شد. قبل از آن، دانشجويان مهندسي و موضوعات مرتبط همچون راديو و تلويزيون، مجبور بودند تا در سازمانهاي آموزش برقي ثبت نام كنند كه درسهاي مربوط به الكترونيك نداشت. مهندسي برق الكترونيك نزديك‌ترين موضوعي بود كه مي‌توانست با مهندسي الكترونيك همطراز قرار گبرد. اگرچه همساني موضوعات تحت پوشش (بجز رياضيات و الكترومغناطيس) تنها در سال اول دوره تحصيل سه ساله به طول مي‌انجامد.
الكترونيك جديد
در سال 1898 نيكولا تسلا اوّلين ارتباط راديويي را به نمايش عموم در آورد. وي جزئيات مبادي و اصول ارتباط راديويي را نمايش و شرح داد. در سال 1904 جان آميروز فلمينگ، اولين استاد مهندسي برق در كالج لندن، اولين لامپ خلاء (ديود) را اختراع كرد. يك سال بعد در سال 1906 رابرت فون ليبن و لي-د-فارست به طور مستقل لامپهاي تقويت كننده‌اي را ساختند كه لامپ سه قطبي ناميده مي‌شد. آغاز الكترونيك معمولاً با اختراع لامپ خلاء توسط لي د فارست در 1907 در نظر گرفته مي‌شود. در مدت 10 سال، دستگاه او در فرستنده‌ها و گيرنده‌هاي راديويي همچون سيستمهايي براي تماسهاي تلفني راه دور استفاده مي‌شد. در 1912 ادوين هاوارد آرمسترانگ تقويت كننده ريجنراتيو فيدبك و نوسانساز را اختراع نمود. او همچنين گيرنده راديو سوپرهيترودين را اختراع كرد كه مي‌توان آن را پدر راديوي پيشرفته امروزي ناميد. لامپهاي خلاء به مدت 40 سال به عنوان دستگاههاي تقويت كننده مطرح بودند. تا اينكه محققاني كه براي ويليام شاكلي در آزمايشگاه بل در حال فعاليت بودند، ترانزيستور را در سال 1947 اختراع كردند. در همين سال‌ها راديوهاي ترانزيستوري، همچنين ساخت كامپيوترهاي بزرگ و قدرتمند ممكن شد. ترانزيستورها كوچك‌تر بودند و براي كار به ولتاژ كمتري احتياج داشتند. پيش از اختراع مدارهاي مجتمع در سال 1959، مدارهاي الكترونيكي از قطعات جدا از هم ساخته مي‌شد كه مي‌توانست با دست، دستكاري شود. مدارهاي غير يكپارچه به فضاي بيشتري احتياج داشته و مصرف توان بالاتري داشتند، خطاي بيشتر و همچنين سرعت پايين‌تري داشتند؛ گرچه هنوز در كاربردهاي ساده استفاده مي‌شوند. در مقابل مدارهاي مجتمع تعداد زيادي، گاهي ميليون‌ها، قطعه ريز الكتريكي، و عمدتا ترانزيستور، را در يك تراشه كوچك در حدود اندازه يك سكه بسته بندي مي‌كنند.
تلويزيون
در 1927 فيلو فرانسورد اولين تلويزيون را به نمايش عموم در آورد. در طول دهه? 1930 چندين كشور شروع به پخش برنامه نمودند. و تعداد تلويزيون‌ها بعد از جنگ دوم جهاني به ميليون‌ها گيرنده گسترش يافت و سرانجام جهاني شد. از آن زمان به بعد، الكترونيك كاملاً در دستگاههاي تلويزيون حاضر شد. تلويزيون‌ها و نمايشگرهاي تصويري جديد هم از تكنولوژي لامپهاي خلاء بزرگ تكامل يافتند و در دستگاههاي جمع و جورتر استفاده شدند، همانند پلاسما و ال‌سي‌دي. و تمايل به سمت دستگاههاي كم مصرف‌تر است. نمايشگرهايي همچون اوال‌اي‌دي (organic light emitting diode) كه به احتمال زياد جايگزين ال‌سي‌دي و تكنولوژي پلاسما خواهد شد.
رادار و موقعيت راديويي
در طول جنگ جهاني دوم تلاش‌هاي بسياري در الكترونيك براي يافتن موقعيت اهداف و هواپيماهاي دشمن صورت گرفت. اين‌ها همچنين شامل هدايت الكترونيكي بمب‌افكن‌ها، پادكارهاي الكترونيكي، سيستمهاي اوليه رادار و… مي‌شوند.
الكترونيك
در رشته? مهندسي الكترونيك مهندسان، مدارهايي را تست و طراحي مي‌كنند؛ كه از خواص الكترومغناطيسي قطعات الكتريكي همچون مقاومت، خازن، سلف، ديود و ترانزيستور براي رسيدن به عمل‌كرد خاصي بهره مي‌برند. مدار راديو كه به استفاده كننده امكان مي‌دهد تا همه سيگنال‌ها بجز سيگنالهاي يك ايستگاه را فيلتر كند، تنها يك نمونه از اين مدارهاست. در طراحي مدار مجتمع، مهندسان الكترونيك، ابتدا نقشه‌هايي را مي‌سازند كه قطعات الكتريكي را مشخص كرده و ارتباطات بين آن‌ها را وصف ميكند. هنگامي كه تكميل شد، مهندسان VLSI نقشه‌ها را به طرح‌هايي تبديل مي‌كنند كه لايه‌هاي مختلف مواد هادي و نيمه هادي مورد نياز براي ساخت مدار را رسم مي‌كنند. تبديل نقشه‌ها به پوسته‌ها مي‌تواند توسط نرم‌افزار انجام پذيرد. اما اغلب به تنظيمات ريز انسان براي كاهش فضا و مصرف توان نياز است. هنگامي كه طرح كامل شد مي‌تواند به يك كارخانه ساخت براي توليد فرستاده شود.
ميكروالكترونيك
صنعت ميكروالكترونيك يكي از صنايع پرسود جهاني الكترونيك است. در سال 2008 اين صنعت و خدمات آن 10?7? توليد ناخالص جهاني را به خود اختصاص داده‌است. كشورهايي مانند آمريكا تكنولوژيهاي الكترونيك سطح پايين‌تر خود را به كشورهاي ديگر انتقال داده تا شتاب پيشرفت خود را در اين زمينه حفظ نمايد.
صنعت الكترونيك در ايران
در حالي كه كشورهايي همچون آمريكا سالانه ميلياردها دلار از اين صنعت كسب درآمد دارند، كشور ايران با وجود داشتن ظرفيت مناسب، چنين اتفاقي نيفتاده‌است. رشد يك صنعت در كشور نيازمند ايجاد زيرساختهاي لازم در آن صنعت است. همچنين براي صنعت الكترونيك يكي از زيرساختهاي مهم ايجاد آزمايشگاههاي الكترونيك است. در كشورهاي صنعتي دنيا آزمايشگاههاي بزرگي همچون آزمايشگاههاي بل براي اين منظور تاسيس شده‌اند.
شبكه آزمايشگاههاي ميكروالكترونيك كشور (ايران)
يكي از پيشنهادهاي متخصصان براي پيشبرد صنعت الكترونيك ايران ايجاد شبكه‌هاي آزمايشگاهي است. از جمله معضلات ذكر و بررسي شده در آزمايشگاههاي ميكروالكترونيك ايران موارد زير عنوان شده‌اند:
مشكلات حوزه خريد دستگاهها
عدم وجود عدالت منطقه اي
ناسازگار بودن دستگاهها و عدم تكميل زنجيره خريد
عدم پيش بيني زيرساختهاي لازمه براي يك دستگاه
وجود رابطه در خريد تجهيزات
كلاه برداري شركتهاي وارد كننده و عدم گارانتي
ضعف قرار دادنويسي
عدم اشتراك لينك خريد
همچنين مشكلات مربوط به آزمايشگاهها به صورت زير عنوان و مورد بررسي قرار گرفته‌اند:
مشكلات مديريتي
سيستم تعمير و نگهداري ضعيف
عدم وجود درك صحيح از بودجه تعمير و نگهداري
نبود دوره هاي ارتقاي توانمندي تعميركاران
در اختيار نبودن نمونه خراب، براي تجربه تعمير
عدم استفاده از قابليت هاي تكميلي دستگاه
ضابطه مند نبودن نحوه سرويس دهي به افراد
قيمت بالاي ارائه خدمات و برخورد نامناسب پرسنل و تاخير در انجام كار
عدم سرويس دهي مناسب به دانشجويان غير آن دانشكده
قوانين مالي حاكم بر آزمايشگاهها و انگيزش ناكافي براي ارائه خدمات مطلوب
فرهنگ سازماني حاكم بر آزمايشگاهها و مراكز پژوهشي
ضعف كاليبراسيون و دقت پايين خدمات ارائه شده
نبود استاندارد
عدم درك صحيح جايگاه تكنسين هاي آزمايشگاهها
عدم آموزش تكنسين ها در خارج از كشور
عدم آشنايي با برخي تجهيزات جديد
عدم توجه به تجربيات ضمني
ضعف سيستم تامين مالي پرسنل آزمايشگاهها
مشكلات محيطي
امكانات و مواد اوليه پرمتقاضي در يك جا و بلااستفاده در جاي ديگر
عدم تامين بودجه براي خريد دستگاه
عدم سيستم تمايز بين آزمايشگاههاي كارآمد و ناكارآمد
مشكلات حوزه ساخت
ساخت دستگاه با در اختيار داشتن يك نمونه آزمايشگاهي
تامين هزينه اوليه ساخت دستگاه با مشتري مجازي
ضعف مديريت دانش بين آزمايشگاهها
عدم انتقال تجربه تعميركاران
ريشه برخي كم توجهي هاي اساتيد دانشگاه به كارهاي عملي آزمايشگاهي
برنامه كارشناسي مهندسي الكترونيك
جدا از الكترومغناطيس و تئوري شبكه، باقي بخشهاي برنامه مخصوص مهندسي الكترونيك است. دوره‌هاي مهندسي برق الكترونيك شامل تخصص‌هاي ديگري همچون ماشين‌ها، توليد برق و توزيع نيز مي‌شود. توجه داشته باشيد كه اين فهرست شامل برنامه وسيع رياضي مهندسي پيش نياز نمي‌شود.
در ايران
در ايران درسهاي مهندسي الكترونيك شامل «درسهاي عمومي»، «درسهاي پايه»، «درسهاي اصلي» و «درسهاي تخصصي» مي‌شود. براي نمونه فهرست درسهاي ارائه شده و همچنين توضيح درباره برخي از آن‌ها را در تارگاه دانشكده برق دانشگاه شريف ببينيد.
منبع:انجام پايان نامه ارشد
برچسب:
،
ادامه مطلب
بازدید: