CapÃtulo 1 : Engenharia eletrónica

A engenharia eletrônica é uma subdisciplina da engenharia elétrica que surgiu no início do século 20. Diferencia-se da engenharia elétrica pelo uso extra de componentes ativos, como dispositivos semicondutores, para amplificar e regular o fluxo de corrente elétrica. Até recentemente, o campo da engenharia elétrica dependia apenas de dispositivos passivos como interruptores mecânicos, resistores, indutores e capacitores.

Eletrônica analógica, eletrônica digital, eletrônica de consumo, sistemas embarcados e eletrônica de potência são alguns dos subcampos cobertos por isso. Além disso, está envolvida em uma ampla variedade de outros campos que estão intimamente ligados a ele, como física do estado sólido, engenharia de rádio, telecomunicações, sistemas de controle, processamento de sinais, engenharia de sistemas, engenharia da computação, engenharia de instrumentação, controle de energia elétrica e robótica.

A Instituição de Engenharia e Tecnologia no Reino Unido é o órgão equivalente ao Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) nos Estados Unidos. O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) é um dos mais importantes organismos profissionais para engenheiros eletrônicos nos Estados Unidos (IET). A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) é a organização responsável pela publicação de normas elétricas, incluindo as de engenharia eletrônica.

A descoberta do elétron em 1897 e a subsequente invenção do tubo de vácuo, que poderia amplificar e retificar pequenos sinais elétricos, foram os catalisadores para o nascimento do campo da eletrônica, o que levou ao desenvolvimento da engenharia eletrônica como profissão na década seguinte. Os usos práticos começaram com a criação do diodo por Ambrose Fleming e do triodo por Lee De Forest no início dos anos 1900. Esses dispositivos tornaram viável para um dispositivo não mecânico detetar tensões elétricas minúsculas, como sinais de rádio provenientes de uma antena para uma estação de rádio. A expansão da indústria eletrônica foi muito rápida. No início da década de 1920, a radiodifusão comercial e as comunicações estavam se tornando mais comuns, e amplificadores elétricos estavam sendo empregados em uma variedade de aplicações, incluindo o serviço telefônico de longa distância e o negócio de gravação de música.

O extenso desenvolvimento de sistemas eletrônicos, como radar e sonar, que ocorreu durante a Segunda Guerra Mundial, e a consequente revolução do consumidor que ocorreu durante o tempo de paz após a guerra, ambos contribuíram para o avanço contínuo do campo.

Existem vários subcampos que compõem a engenharia eletrônica. Alguns dos exemplos mais conhecidos são discutidos nesta seção.

O exame e modificação de sinais é o foco do campo do processamento eletrônico de sinais. Os sinais podem ser analógicos, caso em que o sinal mudará de acordo com a informação de forma contínua, ou digitais, caso em que o sinal mudará de acordo com um conjunto de valores discretos que representarão a informação de forma discreta.

Amplificação e filtragem de sinais de áudio para equipamentos de áudio e modulação e demodulação de sinais de radiofrequência para telecomunicações são dois exemplos dos tipos de processamento de sinais que podem ser realizados em sinais analógicos durante o processamento de sinais. O processamento de sinais pode incluir compressão, verificação de erros, deteção e correção de erros e deteção e correção de erros para sinais digitais.

O campo da engenharia de telecomunicações concentra-se no processo de envio de dados através de um meio, que pode ser algo tão simples como um cabo coaxial ou tão complexo como uma fibra ótica. O processo através do qual a informação é codificada numa onda portadora e depois transmitida é conhecido como modulação, e é necessário que as transmissões ocorram no espaço vazio. Métodos populares de modulação analógica incluem modulação de amplitude e modulação de frequência.

Os engenheiros de telecomunicações são responsáveis pelo projeto dos transmissores e recetores necessários para vários tipos de sistemas após as características de transmissão do sistema terem sido estabelecidas. Estes dois componentes podem ser combinados para fazer o que é conhecido como um transceptor, que é um dispositivo para se comunicar em ambas as direções. O consumo de energia é um aspeto importante a ter em conta ao projetar transmissores, uma vez que tem uma relação direta com a força do sinal transmitido. Se a potência do sinal de um transmissor é inadequada, a informação contida na transmissão será confundida pelo ruído.

Tanto a engenharia aeroeletrónica como a engenharia aeronáutica-telecomunicações centram-se na aplicação da eletrónica e da tecnologia das comunicações à indústria aeronáutica. O termo "engenheiro de aviação-telecomunicações" refere-se a uma ampla categoria que inclui generalistas e especialistas que trabalham em aviônicos terrestres ou aéreos. Conhecimento de computadores, redes, tecnologia da informação e sensores é o principal conjunto de habilidades exigidas pelos especialistas nesta profissão. Essas aulas podem ser encontradas em instituições como faculdades especializadas em tecnologia aeronáutica para aviação civil.

A engenharia de controle pode ser aplicada a um conjunto diversificado de domínios eletrônicos, que vão desde os sistemas de voo e propulsão de aeronaves comerciais até o controle de cruzeiro que pode ser encontrado em muitos veículos contemporâneos. Além disso, é um componente essencial no processo de automação industrial. Ao construir sistemas de controle, os engenheiros de controle geralmente usam o uso de feedback.

A disciplina de engenharia de instrumentação se concentra na conceção de instrumentos que podem medir grandezas físicas, como pressão, fluxo e temperatura. É necessário ter uma sólida compreensão da engenharia elétrica, bem como da física, a fim de desenvolver tais aparelhos. Por exemplo, as armas de radar estimam a velocidade dos carros que entram usando o efeito Doppler. De forma semelhante, os termopares aproveitam o fenômeno Peltier-Seebeck para medir a diferença de temperatura que existe entre dois locais.

Muitas vezes, a instrumentação não é usada por conta própria, mas serve como sensores de sistemas elétricos maiores. Por exemplo, um termopar pode ser usado para ajudar a manter uma temperatura estável dentro de um forno. Por causa disso, a engenharia de instrumentação é frequentemente considerada a disciplina complementar à engenharia de controle.

O campo da engenharia informática centra-se na criação de computadores e na infraestrutura que os suporta. Isto pode exigir a criação de novo hardware informático, o desenvolvimento de assistentes pessoais digitais ou a implementação de tecnologia informática no sistema de controlo de uma instalação industrial. Este tópico também inclui a criação de sistemas embarcados, que são sistemas adaptados para executar uma função específica (por exemplo, telefones celulares). O microcontrolador e todas as suas aplicações são da alçada desta disciplina. O desenvolvimento de software é outra área em que os engenheiros informáticos se podem focar. Por outro lado, o desenvolvimento de sistemas de software complicados é muitas vezes da alçada da engenharia de software, que é tradicionalmente considerada como um assunto distinto.

Engenharia de projeto VLSI Integração em grande escala é o que se entende pela abreviatura VLSI. Centra-se no fabrico de circuitos integrados, bem como outros tipos de componentes eletrónicos. Os especialistas em eletrônica começam o processo de projetar um circuito integrado construindo primeiro diagramas de circuito. Estes esquemas detalham os componentes elétricos que serão utilizados no circuito, bem como as conexões que serão feitas entre eles. Depois de concluídos, os engenheiros do VLSI transformam os esquemas em layouts físicos, que mapeiam as camadas dos diferentes materiais condutores e semicondutores necessários para fazer o circuito.

Eletrônica é um tópico acadêmico que se enquadra no assunto guarda-chuva mais amplo da engenharia elétrica. Os engenheiros eletrônicos geralmente têm um diploma universitário com concentração em engenharia eletrônica de uma instituição credenciada. A quantidade de tempo gasto estudando para tal grau é tipicamente entre três e quatro anos, e o prêmio final conferido pode ser referido como um Bacharel em Engenharia, Bacharel em Ciências, Bacharel em Ciências Aplicadas ou Bacharel em Tecnologia, dependendo da instituição de ensino onde foi obtido. A nível de pós-graduação, várias instituições no Reino Unido também conferem o grau de Master of Engineering (MEng).

Alguns indivíduos que trabalham no campo da engenharia eletrônica decidem continuar sua educação ganhando um diploma de pós-graduação, como um Mestrado em Ciências, um Doutor em Filosofia da Engenharia ou um Doutorado em Engenharia. Algumas universidades na Europa e nos Estados Unidos começaram a oferecer o mestrado como o primeiro grau disponível para os estudantes, e pode ser difícil distinguir um engenheiro que concluiu estudos de pós-graduação de um que concluiu estudos de pós-graduação. Em situações como esta, é preciso levar em consideração o nível de experiência. Para obter o grau de mestre, é necessária uma investigação ou curso independente, ou uma combinação dos dois. Uma parte considerável do grau de Doutor em Filosofia é dedicada à pesquisa original, e é...