电子和电气工程 MEng (Hons)

Swansea University - 斯旺西大学

本模块（与工程分析2B结合）为工程专业学生提供了数学分析技术的基本基础。该模块确保所有学生在后续的工程模块中拥有合适的分析技能水平。

本模块（与工程分析1B结合）为工程专业学生提供了数学分析技术的进一步基础。该模块将理解扩展到更复杂的分析方法，重点是复数、多变量函数、数列和序列以及微分方程。

工程学不仅仅是理解技术设计，决定成败的往往是支撑工程解决方案的社会、环境和经济背景。这一点从未像现在这样重要，因为世界目前正在计划向低碳经济彻底转型，同时面临着气候危机带来的更多风险，这将给世界带来前所未有的变化。工程师将站在这一领域的最前沿，需要具备与他人合作解决开放式、非结构化和复杂问题的能力。

数学是工程师和工程的主要工具，本模块的框架和解决非结构化的难题。总体目标是通过讨论各种谜题来提高学生的数学意识和解决问题的能力。该课程提出了一些解决问题的规则，并涵盖了对问题的理解和直觉在解决问题活动中的作用等问题。此外，还讨论了一些数学问题解决原则，并介绍了建模、约束处理、优化、概率、统计、模拟、模式识别和策略等要素。

本模块介绍了典型工程应用中的传感器、测量、仪表和控制的基础知识。在完成本模块后，你应该能够。为所需的物理输入选择正确的传感器，理解选择，并能够描述传感器及其物理操作方法；设计将传感器接入电路所需的电路；分析传感器电路在理想与非理想行为方面的性能，不需要的阻抗的影响，误差分析和线性度；设计一系列对仪表系统有用的运算放大器电路。理解控制系统中拉普拉斯变换的目的，理解开环和闭环控制系统的区别，理解瞬态响应，并能选择适当的控制系统类型；理解模拟和数字转换，并能围绕模拟到数字转换进行简单计算，包括量化误差和数据速率。.

本模块的目的是介绍逻辑设计方法的基本原理，并使用模拟器实现、测试和比较这些设计。完成本模块后，你应该能够。使用十进制、二进制和十六进制数字，并在它们之间进行转换；应用布尔代数的基本定律来处理和简化逻辑表达式；为网络输出变量构建最简单的表达式；描述基本逻辑的属性，并将其应用于简单逻辑网络的实现；使用集成电路元件来实现逻辑网络；识别潜在的时间危险，并改变设计以减少或消除它们。创建、测试和评估逻辑电路；创建、测试和评估梯形逻辑图；制作一份与专业工程师要求相当的报告；比较和对比实现逻辑电路的不同形式（包括分立逻辑、硅、FPGA、PLD和PLC），并根据成本和对所需设计概要的适宜性，选择最合适的方式。.

该模块介绍了时域信号的数学描述。确定性信号的基本属性被定义。使用周期性连续时间信号的傅里叶级数，介绍信号的频率和频域描述的概念。最后，以理想滤波器为例，介绍了系统的概念。

本模块介绍了基本的微控制器结构和操作。它包括一个关于目标微控制器的结构和操作的讲座课程，以及一系列的实验，最后是一个小型项目，学生将把他们的经验应用于一个简单的实际问题。

该模块涵盖了1级学生工程应用的各个方面，以及模拟电路设计过程的所有方面。它包括准备、执行和报告一系列结构化的实验，以支持本级别的教学模块，并提供使用IT软件包协助撰写报告的实践。

本模块介绍了模拟电路的分析和设计。在本模块中，学生将能够。理解并从数学上描述与电压、电流、电阻、电容、电感、能量和功率相关的物理概念和参数；使用一系列技术简化和分析电路，包括电阻还原、delta-y、基尔霍夫定律、Thevenin定理、源变换、叠加和节点分析；能够识别和分析一系列运算放大器电路；确定电容和电感的瞬态响应；确定LCR电路在时域和频域形式下被交流源激发的行为。.

本模块将介绍电力系统的基本课题。在完成本模块后，学生应该能够。解决稳态下的RLC电路；分析瞬态运行中由直流电源提供的一阶电路；解决稳态运行中的交流电路（包括单相和三相）；计算单相和三相电路中的有功和无功功率；计算电路中的功率因数并学习改善功率因数值的方法。

本模块涵盖了电子材料的物理特性背后的基本物理原理。它为理解固体的电和磁特性提供了原子学背景。它提供了对欧姆定律以及金属和半导体的传导的理解。它提供了对电介质、压电介质和磁性材料及其技术应用的微观理解。所开发的原理被用来探索半导体设备的行为，如二极管、结晶体管和太阳能电池。

在完成本模块后，你应该能够。使用矢量代数解决基本问题。在不同的坐标系中表示矢量，如球面和圆柱面；解释Div、Grad和Curl的含义以及发散定理和Stoke定理。在计算中使用这些概念和定理；将高斯定律、安培定律和法拉第定律应用于具体例子，并理解它们与麦克斯韦方程的关系；计算不同几何形状的电容和电感；使用电场和磁场的概念来理解发电机和电动机的功能以及基尔霍夫定律的现场解释。定律；了解现代技术应用的技术基础，如指纹成像仪、磁悬浮列车、磁记录和无线充电；描述简单电磁波的特性以及它们如何从麦克斯韦方程中推导出来。将麦克斯韦方程应用于波导.

本模块介绍了最常见的电机的操作和配置，重点是变压器、异步（感应）电机和直流电机。在完成本模块后，学生应该能够。解释变压器、异步电动机和直流电机的结构和操作；解释、绘制和使用变压器、异步电动机和直流电机的等效电路；使用短路和开路测试来计算变压器的参数。使用等效电路研究变压器、感应电机和直流电机的运行；使用变压器、感应电机和直流电机的功率流图计算效率和功率损失；应用同步速度、滑差速度和滑移的概念；解释感应电机和直流电机的扭矩-速度/滑移特性。.

该模块介绍了半导体材料的基本属性和电子器件的工作原理。本模块部分涉及部分CEng（p）和CEng（m）的以下AHEP 3课程学习成果。SM1p:对支撑电子材料和设备特性的科学原理和方法的知识和理解；SM2p:对数学方法及其在电子材料和器件分析中的应用的知识和理解；EA1p:理解电子材料的原理，并能应用这些原理分析器件的工作，如p-n结、双极结晶体管和MOSFET；EA2p:有能力使用分析方法识别、分类和描述电子材料和器件的特性和性能.

本模块提供了一个平衡的、精简的、一学期的工程统计学介绍，强调实践中的工程师最需要的统计工具。通过使用真实的工程问题，学生可以看到统计学如何适合工程问题的解决方法，并学习如何将统计学方法应用到他们的研究领域。该模块教导学生在分析真实数据时如何像工程师一样思考。为每个工程学科量身定做的小型项目，旨在模拟学生在未来职业生涯中会遇到的专业问题。重点是使用统计软件来解决需要使用统计的工程问题.

这个通用的跨学科模块是为所有已经注册（或转入）工业工程年计划的学生准备的。该模块的重点是获得、进入和通过工业安置有效进展所需的基础和基本要求。学习者将被介绍到：(a)寻找工作岗位、撰写简历和申请技巧；(b)面试技巧--如何推销自己并获得成功；(c)工作场所的基础知识和知识产权意识、行为和期望；(d)关键就业技能；从工业实习中获得最大收益；以及(e)工作场所的健康和安全。

本模块介绍了诸如晶体管和FET等电路元件，并展示了它们如何被用作放大器和开关。对晶体管放大器的放大和偏置条件进行了详细的分析和讨论。分析了构建运算放大器所需的电路元件，如长尾对和电流镜，并讨论了运算放大器的完整电路。介绍了运算放大器的一些应用，如函数发生器和仪表放大器的实际应用。介绍了使用MOSFET进行逻辑和模拟开关的电路。

该模块介绍了反馈控制系统的主题，并介绍了导致控制系统的瞬态、稳态和稳定性表现的建模方法。重点是时间响应和复杂频域之间的联系。主要课题是反馈系统，重点是系统特征方程和它的解决方案。在研究稳定性条件和补偿设计时，强调根基-重点方法。总体目标是了解并能够应用反馈控制系统分析和设计的基本技术。

该模块通过使用 "C "的实际应用发展软件工程实践。这是通过整个学期的一些编程作业和最后的考试来实现的。每项作业开始时都会给学生一个或多个程序，希望他们能加强这些程序以满足简要的。

本模块旨在进一步发展表示和分析动态系统的方法，将这些概念扩展到采样数据系统，介绍信号处理的概念并使用计算机辅助方法进行建模和分析。以下AHEP 3课程的学习成果在部分CEng(p)中被本模块部分地证明为门槛水平。对数学方法及其在信号和系统中的应用的知识和理解；包括复数；基本信号；傅里叶数列和频谱分析；拉普拉斯、傅里叶、Z-和离散傅里叶变换及其在电子和电气系统中的应用（SM2p通过考试和实验室组合评估）；通过应用分析方法和建模技术，识别、分类和描述模拟和数字信号和信号处理系统的性能的能力（EA2p通过考试和实验室组合评估）。应用计算方法解决工程问题的能力，涉及连续和离散时间系统的时域和频域分析；MATLAB中的建模和数学分析以及Simulink中的系统仿真（EA3p由实验室作品集评估）；了解并能够应用系统方法进行数字信号处理，包括模拟信号的信号采样系统，如语音和滤波器设计（EA4p由设计项目评估）。.

传输线，电报方程，特征阻抗，反射系数，VSWR，波阻抗，存根和基本匹配电路（四分之一波变压器和串联/并联存根匹配）；麦克斯韦方程在电磁平面波传播中的应用。波的参数、衰减、波的阻抗、反射、以及在无损和有损介质中的传输。皮肤深度.

本模块介绍了半导体基础知识、半导体加工、器件制造技术和器件特性。在完成本模块后，你应该能够展示以下知识和理解。围绕半导体器件技术制造的问题，包括大规模生产中的纳米级半导体制造；确定工艺流程，了解电子器件制造的器件技术；使用SILVACO Athena TCAD商业工具模拟制造过程；解决问题；基本设计过程和流程；数值分析物理原理。

实验模块EGA222和EGA223提供了在教学模块中提出的一些材料的实践经验，包括EG-240电子电路、EG-241电机、EG-247信号和系统。还包括振幅调制、频率调制和数字调制的实验，以支持学位课程后期的两个通信模块。

实验模块EGA223提供了在教学模块中介绍的一些材料的实践经验，包括。EG-240电子电路：双极晶体管、长尾对和仪表放大器。EG-247信号和系统：数字编码和数字滤波器。还包括振幅调制、频率调制和数字调制的实验，以支持学位课程后期的两个通信模块。

该模块旨在加强工程应用（EA1）的各个方面，并发展EA2。介绍了微控制器操作的高级功能，包括中断和所选微控制器的编程功能。以小组设计练习的方式进行扩展实验工作。练习使用信息技术软件包，包括微控制器软件开发和使用设计辅助工具，如印刷电路板和工程绘图。通过一个网站开发项目文件。通过正式讲座发展第一年介绍的工程道德概念，并在期末评估中作为演示的一部分进行检查.

本模块将发展与工程部门的财务和人力资源管理有关的技能。在财务资源方面，该课程将介绍新企业内交易的会计实践，以使学生对资产负债表、损益表和现金流量表有良好的认识，这些都是商业计划的重要组成部分。该课程还将向学生展示如何解释财务报表以及如何在相互竞争的工程项目之间最好地分配财政资源。在人力资源方面，该课程将涵盖创业的基本概念，然后再分解商业计划的基本要素。该课程将为更具创业精神的学生提供关于如何将他们的想法商业化的指导，而创业精神不强的学生则了解是什么让他们的一些同事心动。本模块所采用的举例学习方法引导学生了解财务和人力资源管理的复杂性，并鼓励学生制定自己的商业计划。学生还将被介绍到商业道德的主题领域。该模块还将为学生创建简历和Link-In账户提供职业服务方面的支持。

本模块旨在提供BiCMOS和CMOS技术的概述，以及在CMOS技术背景下设计模拟和数字集成电路的概念。在完成本模块后，你应该能够： 1:描述CMOS技术；分析模拟/数字CMOS电路的操作；在CMOS电路的设计过程中应用计算机辅助分析程序的某些方面.

今天大量的电子设备都是基于有限的电路元件。例如，蜂窝式移动电话除了使用复杂的数字元件外，还使用基本电路，如振荡器、频率合成器、频率选择电路。在本模块中，将确定并讨论一些关键电路，包括模拟乘法器、频率选择网络、频率合成器和ADC/DAC技术。

该模块发展了分布式电路的分析和合成以及微波天线的原理。在完成本模块后，你应该能够。应用史密斯图解决与分布式电路有关的问题；用ABCD和S参数分析分布式元件的级联网络；合成微波分布式滤波器；分析微波孔径和阵列天线的辐射模式.

该模块介绍了电力电子系统的电路拓扑结构和开关技术。在完成本模块后，学生应该能够。理解、分析和设计电力电子应用的功率转换器；选择、应用和分析用于电力电子转换器系统实时控制的开关技术；评估半导体功率器件的功率损失和热分析.

该模块涉及应用科学和工程原理来解决与工程系统和流程相关的实际问题。学生将获得独立工作的经验，使用公认的规划程序，独立完成一个实质性的、单独分配的任务。它将要求并发展自我组织和对选项和结果的批判性评估，以及发展所选主题的技术知识。

本模块旨在介绍电力网络的组成部分，并讨论其在平衡和不平衡条件下的运作。在成功完成本模块后，学生将被期望在门槛水平上能够。对电力系统的不同组成部分进行建模和分析，包括输电线路、同步发电机和变压器在不同的运行模式下，这表明对电力系统运行的全面理解（通过考试评估）。利用每单元计算来分析单相和三相系统的电力系统，这表明对分析电力系统所需的数学方法的理解（通过考试评估）；构建同步发电机的运行图，并利用它来计算不同运行点的有功功率和无功功率、功率因数等，这表明对当前实践及其限制的理解（通过考试评估）；应用对称组件来分析不平衡的电力系统并计算故障电流，这表明应用适当工程分析来解决复杂问题的能力（通过考试评估） .... 本模块的目的是让学生从理论和实验的角度确保对当前通信技术的深刻理解。在完成本模块后，你应该能够。将波长和频率联系起来，并解释无线电频谱不同部分的用途；比较各种振幅调制的时间和频率分析；了解控制调频信号带宽的参数；了解与基带数字信号相关的采样理论：量化误差、混叠等；确定数字基带和射频信号的光谱以及编码的影响；利用信噪比和带宽知识和计算，为卫星和wifi网络设计有效的实用通信链接.

本模块使学生能够参与一个涉及多学科方法的小组活动，以实现对特定设计问题的解决。在大多数情况下，它将涉及与工业界的直接互动或将是一个与工业有关的项目。除了为问题提供纯粹的技术解决方案外，还必须考虑其他问题，以使项目取得令人满意的结果。

在本课程结束时，学生将能够认识和理解领导力的关键特征，以及广泛的战略业务技能、想法和理论，强调创新和 "创业思维"，这对当前的多学科工程环境是必不可少的。课程的实施将实际的项目工作和学术的严谨性结合起来。

本模块已被专业机构--项目管理协会（APM）认可。在本课程结束时，学生将能够识别和定义项目的主要特征和组成部分，了解与小型和大型项目管理相关的优势/劣势，并对可用的战略工具和技术有所了解，以实现有效的项目管理，形成一个 "高绩效团队"。所获得的技能将通过完成一个小组项目得到加强，该项目将为一个主要的区域项目制作一份初步的可行性报告（如商业案例/项目计划文件）。

功率半导体技术是导致更高效电力转换的关键使能技术。从历史上看，电子功率器件的发展可以追溯到20世纪50年代初，当时能够在高电流和高电压下工作的晶闸管被推出。在接下来的几年里，最重要的发展是引入了具有高输入阻抗门的功率器件，如VDMOSFET和IGBT。这使得系统的尺寸和成本大大降低，导致电力电子器件在家用电器和汽车及航空电子方面的许多新应用，例如.

该模块介绍了用于高功率应用的电力电子系统的高级电路拓扑结构；通过涵盖无源和有源电力滤波器、前端有源电路拓扑结构和谐波标准，也将解决电能质量问题。还将介绍用于工业应用的现代变速交流和直流驱动器。

本模块介绍了现代控制系统的理念及其应用。在课程结束时，学生应该能够：在电气工程领域建立一个系统的模型并进行模拟。分析这种系统的线性化模型，并设计一个基于传统或状态空间方法的控制策略；将这种控制系统作为数字控制器来实现。

本模块将研究电力网络控制，包括有源功率-频率控制、电压-无功功率控制和故障分析。还将讨论可再生资源（包括风能和太阳能）在电网中的整合，从而引入分布式发电、微电网和智能电网。

该模块涵盖了电气和电子工程专业硕士生的工程应用的主要方面。它包括准备、执行和报告一系列结构化的实验，以支持该级别的教学模块，并给予电机和可再生能源系统操作的实践经验，练习使用IT软件包来协助实验室工作和报告的撰写。