12136008 | Jaarboeke 2018 | Universiteit van Pretoria
Program: BIng Elektroniese Ingenieurswese ENGAGE
12136008 Fakulteit Ingenieurswese, Bou-omgewing en Inligtingtegnologie Minimum duur van studie: 5 jaar Totale krediete: 570
Inleiding tot laboratoriummetings en rekenaarsimulasies 101
Hierdie module word aan die einde van die eerste semester gedurende die reses tydperk aangebied en duur een week. Die module dien as ’n inleiding tot meettegniek en die basiese beginsels van 'n laboratorium vir elektriese, elektroniese en rekenaar-ingenieurswese studente. Dit verskaf ook basiese opleiding in ’n rekenaar gebaseerde simulasie omgewing (Matlab, insluitend Simulink) in die rekenaarlaboratoriums. Die belangrikheid en komplimentêre wyse van simulasies en korrekte eksperimentele metings word beklemtoon in hierdie module.
Imperatiewe programmering 132
Die module stel die studente aan imperatiewe rekenaarprogrammering bekend, wat 'n fundamentele boublok van rekenaarwetenskap is. Die proses om 'n program vir 'n gegewe probleem te ontwikkel, programmeer, te redigeer, te vertaal (met die hand of automaties), uit te voer en te ontfout, word van die begin af gedek. Die doel is om die elemente van programmeertaal te bemeester, en om hul saam te kan voeg om sodoende programme te skep wat gebruik maak van tipes, kontrolestrukture, skikkings, funksies en biblioteke. 'n Inleiding tot objekgeoriënteerdheid sal gegee word. Na afloop van die module, behoort 'n student die fundamentele elemente van 'n program te verstaan, asook die belangrikheid van goeie programontwerp en gebruikersvriendelike koppelvlakke. Studente behoort basiese programanalise te kan doen en volledige elementêre programme te kan skryf.
Elektriese ingenieurswese 211
Kommunikeer effektief, beide mondelings en op skrif, met ingenieursgehore en die breër gemeenskap. Geskrewe kommunikasie deur middel van toepaslike strukture, moderne of elektroniese kommunikasiemiddele; styl en taal vir die doel en die gehoor; gebruik effektiewe grafiese ondersteuning; gebruik inligtingsverskaffingsmetodes wat deur ander betrokke by ingenieurswese gebruik gaan word; voldoen aan die vereistes van die gehoor. Effektiewe mondelinge kommunikasie deur middel van die toepaslike struktuur, styl en taal; toepaslike visuele materiaal, kom vlot oor; voldoening aan die vereistes van die gehoor. Gehore kan wees mede-ingenieurs, bestuur en ander wat toepaslike akademiese of professionele diskoers gebruik. Getikte verslae strek tussen kort (300-1000 woorde plus diagramme) tot lang (10 000 tot 15 000 woorde plus tabelle, diagramme, verwysings en aanhangsels) wees en dek materiaal op uittreevlak. Metodes om inligting te verskaf sluit die bekende metodes in die dissipline is, byvoorbeeld ingenieurstekeninge en vakspesifieke metodes.
Lineêre stelsels 220
Frekwesiedomein-analises van lineêre tydonafhanklike stelsels. Laplace-, Fourier- en Z-transformasies toegepas op periodiese, aperiodiese en gemonsterde seine; eksponensiële en trigonometriese Fourier-reekse. Nyquist se monsteringstelling, oordragfunksies, pole en nulle, bandwydte en stygtyd, frekwensieweergawe, impuls-weergawe, Bode-diagramme, natuurlike frekwensie, natuurlike en gedwonge weergawe. Onbestendigheid en ossillasies. Rekenaarsimulasie.
Inleiding tot syferstroombaanontwerp, syfervoorstellings van getalle, elektronika van syferbane, voorstelling en vereenvoudiging van logiese funksies, komponente van kombinasiebane, ontleding en ontwerp van kombinasiebane, komponente van sekwensiële bane, ontleding en ontwerp van sekwensiële bane, programmeerbare komponente vir kombinasie en sekwensiële logika.
Modellering en simulering van fisiese stelsels. Blok- en seinvloeidiagramme. Toestandveranderlike formulering. Tyd- en frekwensiedomeinanalise. Stabiliteit en sensitiwiteit. Ontwerpmetodes, kaskade- (bv. PID) en terugvoerbeheerders.
Elektroniese ingenieursontwerp 320
Hardewaregebaseerde inleiding tot stelselontwerp met mikroverwerkers. Algemene mikroverwerkerargitektuur, saamsteltaal en beperkte C ingebedde kode met spesifieke fokus op 'n RISC (Microchip PIC 18) en MIPS (Microchip PIC 32) tipe verwerkers, geheuekoppeling en adresdekodering, mikroverwerker-inset/uitset en koppelvlakke, algemene programmeringsbeginsels, algemene mikroverwerker-stelselontwerpbeginsels, huidige tendense en nuwe verwerkers, blootstelling aan ontwikkelingsborde en geïntegreerde ontwikkelingsomgewings.
Spektrale analise m.b.v. Die Fourier- en Z-transforms. Transform-identiteite. Konvolusie en korrelasie. Lineêrestelselteorie. Analoë en hibriede modulasiestelsels: AM, PM, FM, PAM, PKM, Delta-modulasie, PWM. Draersinkronisasie. Kommunikasiekanale en transmissie-effekte. Gemonsterde stelsels. Bronversyfering (S/A-omsetting), kwantifiseringsgeruis. Inleiding tot informasieteorie en bronkodering. Formatering en lynkodes. Spektrale eienskappe van willekeurige dataseine. Inleiding tot syfermodulasie. Binêre modulasietegnieke: PSK, FSK, ASK. Simboolsinkronisasie, FSL-teorie. Aangepaste filterkonsepte. Analise van syfermodulasiestelsels in SWGR. Simulasie en praktiese implementering van eenvoudige syferkommunikasieboublokke en -substelsels. Die klem sal val op analoë modulasietegnieke soos toegepas op radiokommunikasiestelsels.
Transmissielyn-vergelykings, golf-voortplanting, intree-impedansie, drywingsvloei; Elektrostatika, lading en stroom, wette van Coulomb en Gauss, skalaarpotensiaal, eienskappe van materiale, randvoorwaardes, kapasitansie; Magnetostatika, wette van Biot-Savart en Ampère, magnetiese eienskappe van materiale, randvoorwaardes, induktansie; Faraday se wet, tydveranderlike velde, verplasingstroom, randvoorwaardes; Vlakgolf voortplanting, polarisasie, drywingsdigtheid; Golfweerkaatsing en transmissie, loodregte en skuins invalshoek.
Mikrogolwe en antennas 320
Smithkaart;oorgangsverskynsels; Golfleiers, strooklyn, mikro-strooklyn; Netwerk analise,S-parameters, seinvloei-diagramme, aanpasnetwerke; Drywingsverdelers; Filter implementering, Richard se transformasies, Kuroda se identiteite; Antenne beginsels, poort- en stralings-eienskappe, Friis transmissie vergelyking, halfgolf dipool, stralingsvlak antennes lineêre samestellings, mikro-strook plaat antenne en samestellings; Antenne toepassings, satelliete, basis-stasies, aanpasbare bundels; Radarvergelyking.
Versterkerkonsepte: wins, inset-impedansie, uitset-impedansie, bandwydte, kaskadetrappe. Drywingsdissipasie en -effektiwiteit vir versterkers. Operasionele versterkers: nie-ideaal, beperkings, lae drywing, programmeerbaar. Diode operasionele stroombane: Logaritmiese versterkers, piek detektor, klamp, absolute waarde, spanningsreguleerders. Terugvoer en stabiliteit in versterkers. Operasionele stroombane: Instrumentasie-versterkers, vermenigvuldigers, ossillators, filters, translineêre bane, en monster-elektronika.
Stogastiese kommunikasiestelsels 320
Hersiening van seinteorie. Inleiding tot stogastiese prosesse: stasionariteit, en ergodisiteit. Geruismodelle. Kanaalmodelle en transmissie-effekte. Vergelyking van analoë en syfermodulasiestelsels in geruis. Seinruimtes en geometriese voorstelling van seine. Statistiese Kommunikasieteorie: kanaalkapasiteitsteorie. Ontwerp en realisering van binêre en multivlak syfermodulasiestelsels. Spektrale effektiwiteit. Optimale ontvanger-ontwerp: aangepaste filter (AF) versus korrelasie-tipe ontvangers. Nyquist en parsiële-weergawe- (PW) stelsels. Syfertransmissie deur bandbeperkte SWGR kanale: inter-simbool-oorvleueling (ISO). Inleiding tot lineêre estimasie: Effenaaralgoritmes en ontwerp. Inleiding tot kanaal (foutkorreksie) kodering: Simbool-vir-simbool versus sekwensie-estimasie-tegnieke. Blok- en konvolusiekodering. Die klem sal val op toepassings in die sellulêre en mobiele radio-omgewings waar stogastiese prosesse soos geruis en kanaaleffekte oorheersend belangrik is.
Aanleg-outomatisasie-kwessies. Die stappe wat benodig word om 'n beheerstelsel vir 'n industriële proses daar te stel. Statiese en dinamiese eienskappe van sensors en aktueerders. Verkryging van aanlegmodelle vanaf aanlegdata. Aanleg-outomatisasieplatvorms. Model gebaseerde PID- en interne model-beheer. Instemming en ontfouting van beheerlusse. Enkel-inset-enkel-uitset onbeperkte model voorspellende beheer. Ekonomiese evaluering van outomatisasiestelsels.
Gevorderde elektronika 410
Versterkerontwerp met bipolêre transistors en veldeffek-transistors (VETs): voorspanning en frekwensieweergawe van belaste kleinsein enkeltrap-, meertrap-, differensiële trap-, en terugvoerversterkers. Prestasiesyfers vir versterkers-, insluitende totale harmonieke vervorming. Grootsein drywingsversterkers. Kommunikasie-elektronika: modellering van RF-komponente, tweepoort-modelle vir RF-netwerke, aanpasnetwerke, kleinsein nouband RF-versterkers, RF-ossillators.
Hierdie module bestaan uit die indiwiduele uitvoer van ’n ingenieursprojek vanaf konsep tot aflewering. Die student moet bewys lewer dat hy/sy ’n ingenieursprojek onafhanklik kan bemeester. Die module fokus op die formulering van ‘n ingenieursprobleem, die opstel van gepaste tegniese spesifikasies, projekbeplanning en bestuur, en dan die uitvoer van ’n tegniese projek van gegewe aard, omvang en moeilikheidsgraad. Die aard van die projek is sodanig dat dit of grotendeels ’n ontwerpprojek is (ontwerp, sintese, toets), met ’n kleiner komponent van ondersoek (eksperimentele werk en data-analise), of alternatiewelik grotendeels’n ondersoekende projek is, met ’n kleiner deel van ontwerp. As finale stap in die projek evalueer die student die finale uitkomste van die ontwerp of ondersoek aan die hand van spesifikasies, en evalueer hy/sy die impak van die projek (sosiaal, wetlik, veiligheid en omgewing). Mondelinge en skriftelike tegniese kommunikasie word beoordeel as belangrike deel van die module.
Praktykopleiding en verslag 423
Vier weke praktykgerigte ervaring by enige instansie van die student se keuse (verkieslik in elektriese, elektroniese of rekenaar-ingenieurswese). Die student moet ervaring opdoen oor die werksmilieu en meer spesifiek in werketiek, ekologie, ekonomie, stiptelikheid, mensekennis, ens. Een week na die aanvang van die tweede semester moet die student ‘n verslag indien oor aspekte van sy of haar werksondervinding soos deur die departementshoof bepaal.
DSV-programmering en -toepassing 411
Fouriertransformasie: hersiening van die Diskrete Fouriertransformasie (DFT); Vinnige Fouriertransformasies (VFT). Digitale filters; sikliese konvolusie; oorvleuel-en-sommeer- sowel as oorvleuel-en-stoor-metodes; ontwerp van FIR- en IIR-filters (met inagname van eindige woordlengtes). Toepassing: rekenaarargitektuur en DSV-prosseseerders; afbeelding van DSV-algoritmes na DSV-apparatuur. Projekte: simulasie (in C) en reëletydtoepassing van geselekteerde seinprosseseringalgoritmes op DSV-apparatuur.