Programa de Engenharia Instrumental do GATE

Código do Assunto: IN

Estrutura do curso

Seções / unidades	Tópicos
Section A	Engineering Mathematics
Unidade 1	Álgebra Linear
Unidade 2	Cálculo
Unidade 3	Equações diferenciais
Unidade 4	Análise de variáveis ​​complexas
Unidade 5	Probabilidade e Estatística
Unidade 6	Métodos numéricos
Section B	Electric Circuits
Section C	Signals and Systems
Section D	Control Systems
Section E	Analog Electronics
Section F	Digital Electronics
Section G	Measurements
Section H	Sensors and Industrial Instrumentation
Section I	Communication and Optical Instrumentation

Programa do curso

Section A: Engineering Mathematics

Unit 1: Linear Algebra

• Álgebra matricial
• Sistemas de equações lineares
• Valores próprios e próprios
• Vectors

Unit 2: Calculus

• Teoremas de valor médio
• Teoremas de cálculo integral
• Derivadas parciais
• Máximos e mínimos
• Integrais múltiplos
• Séries de Fourier
• Identidades vetoriais
• Linha, superfície e volume
• Teoremas de integrais, stokes, gauss e green

Unit 3: Differential equations

• Equação de primeira ordem (linear e não linear)
• Equações diferenciais lineares de ordem superior com coeficientes constantes
• Método de variação de parâmetros
• Equações de Cauchy e Euler
• Problemas de valor inicial e limite
• Solução de equações diferenciais parciais
• Método separável variável

Unit 4: Analysis of complex variables

• Funções analíticas
• Teorema integral de Cauchy e fórmula integral
• Série de Taylor e Laurent
• Teorema do resíduo
• Solução de integrais

Unit 5: Probability and Statistics

• Teoremas de amostragem
• Probabilidade Condicional
• Média, mediana, moda e desvio padrão
• Variáveis ​​aleatórias
• Distribuições discretas e contínuas
• Distribuições normal, Poisson e binomial

Unit 6: Numerical Methods

• Inversão de matriz
• Soluções de equações algébricas não lineares
• Métodos iterativos para resolver equações diferenciais
• Integração numérica
• Análise de regressão e correlação

Section B: Electrical Circuits

Unit 1: Voltage and current sources

• Independente, dependente, ideal e prático
• Vi relações de resistor, indutor, indutor mútuo e capacitor
• Análise transiente de circuitos RLC com excitação CC

Unit 2: Kirchoff’s laws

• Análise de malha e nodal
• Superposition
• Thevenin
• Norton
• Força maxima
• Transfer
• Teoremas de reciprocidade

Unit 3: Peak-, average- and RMS values of AC quantities

• Potências aparente, ativa e reativa
• Análise fasorial, impedância e admitância
• Ressonância série e paralela
• Locus, diagramas, realização de filtros básicos com elementos r, l e c
• Redes de uma e duas portas
• Impedância e admitância do ponto de direção
• Parâmetros de circuito aberto e curto

Section C: Signals and Systems

• Sinais e sistemas -

  • Sinais periódicos, aperiódicos e de impulso

  • Laplace, Fourier e transformações z

  • Função de transferência, resposta de frequência de sistemas invariantes no tempo lineares de primeira e segunda ordem

  • Resposta ao impulso dos sistemas

  • Convolução, correlação

• Sistema de tempo discreto -

  • Resposta de impulso

  • Resposta de freqüência

  • Função de transferência de pulso

  • DFT e FFT

  • Noções básicas de IIR e filtros fir

Section D: Control Systems

• Princípios de feedback -
  • Gráficos de fluxo de sinal
  • Resposta transitória
  • Steady-state-errors
  • Bode plot
  • Fase e ganhe margens
  • Critérios de Routh e Nyquist
  • Loci raiz
  • Design de chumbo
  • Compensadores de atraso e avanço-atraso
  • Representação de sistemas em espaço de estado
• Sistemas de retardo -
  • Componentes mecânicos, hidráulicos e pneumáticos do sistema
  • Par sincronizado
  • Servo e motores de passo
  • Servoválvulas
• On-off, P, PI, PID, cascata, feedforward e controladores de razão.

Section E: Analog Electronics

• Características e aplicações de -

  • Diode

  • Diodo Zener

  • BJT

  • MOSFET

• Análise de pequenos sinais de circuitos de transistor, amplificadores de feedback

• Características dos amplificadores operacionais

• Aplicações de opamps -

  • Amplificador de diferença

  • Adder

  • Subtractor

  • Integrator

  • Differentiator

  • Amplificador de instrumentação

  • Retificador de precisão

  • Filtros ativos e outros circuitos

• Osciladores, geradores de sinal, osciladores controlados por tensão e loop de bloqueio de fase

Section F: Digital Electronics

• Circuitos lógicos combinacionais, minimização de funções booleanas

• Famílias IC: TTL e CMOS

• Circuitos aritméticos, comparadores, gatilho Schmitt, multi-vibradores, circuitos sequenciais, flipflops, registradores de deslocamento, temporizadores e contadores

• Circuito de amostra e retenção, multiplexador, analógico-digital (aproximação sucessiva, integração, flash e sigma-delta) e conversores digital-analógico (r ponderado, escada r-2r e lógica de direção de corrente)

• Características do ADC e DAC (resolução, quantização, bits significativos, tempo de conversão / estabilização)

• Noções básicas de sistemas numéricos, microprocessador de 8 bits e microcontrolador: aplicativos, memória e interface de entrada-saída

• Noções básicas de sistemas de aquisição de dados

Section G: Measurements

• Unidades SI, erros sistemáticos e aleatórios na medição, expressão da incerteza - índice de exatidão e precisão, propagação de erros

• PMMC, MI e instrumentos do tipo dinamômetro -

  • Potenciômetro DC

  • Pontes para medição de R, L e C, Q-meter

• Medição de tensão, corrente e potência em circuitos monofásicos e trifásicos -

  • Sondas de corrente AC e DC

  • Medidores RMS reais

  • Escala de tensão e corrente

  • Transformadores de instrumento

  • Timer/counter

  • Time

  • Medições de fase e frequência

  • Voltímetro digital

  • Multímetro digital

  • Osciloscópio, blindagem e aterramento

Section H: Sensors and Industrial Instrumentation

• Sensores de efeito Hall resistivos, capacitivos, indutivos, piezoelétricos e circuitos de condicionamento de sinal associados

• Transdutores para instrumentação industrial -

  • Deslocamento (linear e angular)

  • Velocity

  • Acceleration

  • Force

  • Torque

  • Vibration

  • Shock

  • Pressão (incluindo baixa pressão)

  • Fluxo (pressão diferencial, área variável, eletromagnético, ultrassônico, turbina e medidores de fluxo de canal aberto)

  • Temperatura (termopar, bolômetro, RTD (3/4 fio)

  • Thermistor

  • Pirômetro e semicondutor

  • Medição de nível de líquido, pH, condutividade e viscosidade

Section I: Communication and Optical Instrumentation

• Modulação e demodulação de amplitude e frequência

• Teorema de amostragem de Shannon, modulação por código de pulso

• Multiplexação por divisão de frequência e tempo, amplitude, fase, frequência, chaveamento de mudança de pulso para modulação digital

• Fontes e detectores ópticos - led, laser, fotodíodo, resistor dependente de luz e suas características

• Interferômetro - aplicações em metrologia

• Noções básicas de detecção de fibra óptica

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