Electrical Power Systems and Electronics Design

Power Systems

• Study of generation, transmission, and distribution of electrical power
• Key components:
  • Generators (transformers, synchronous machines)
  • Transmission lines (overhead, underground)
  • Distribution systems (substations, feeders)
  • Load management (demand response, load shedding)
• Important concepts:
  • Power flow analysis
  • Fault analysis
  • Stability analysis
  • Economic dispatch

Electronics Design

• Process of designing and developing electronic circuits and systems
• Key aspects:
  • Circuit analysis and simulation (SPICE, Verilog)
  • Component selection (resistors, capacitors, inductors, etc.)
  • PCB design and layout
  • Testing and verification
• Important concepts:
  • Electronic circuit theorems (Thevenin, Norton, etc.)
  • Filter design (active, passive)
  • Amplifier design (op-amps, etc.)

Signal Processing

• Study of signals and systems to extract information
• Key concepts:
  • Time and frequency domain analysis
  • Fourier transform (DFT, FFT)
  • Filtering (low-pass, high-pass, band-pass)
  • Modulation and demodulation
• Important techniques:
  • Convolution and deconvolution
  • Filtering and convolution
  • Spectral analysis

Microcontrollers

• Small computers on a single integrated circuit
• Key features:
  • Processor (CPU, ALU)
  • Memory (RAM, ROM, EPROM)
  • Input/Output peripherals (GPIO, UART, SPI, I2C)
  • Interrupt handling
• Important concepts:
  • Microcontroller architecture
  • Programming languages (C, Assembly)
  • Interfacing with sensors and actuators

Circuit Analysis

• Study of electrical circuits using mathematical techniques
• Key methods:
  • Node and mesh analysis
  • Thevenin and Norton equivalent circuits
  • Superposition and reciprocity theorems
  • Laplace transform
• Important concepts:
  • Circuit theorems (KVL, KCL)
  • Impedance and admittance
  • Transfer functions

Transmission Line

• Guided electromagnetic wave propagation
• Key concepts:
  • Transmission line equations
  • Characteristic impedance and propagation constant
  • Reflection and refraction
  • Attenuation and distortion
• Important applications:
  • Coaxial cables
  • Optical fibers
  • Wireless communication systems

विद्युत प्रणाली

• विद्युत शक्ति के उत्पादन, प्रसारण, और वितरण का अध्ययन
• मुख्य घटक:
  • जनरेटर (ट्रांसफॉर्मर, सिंक्रोनस मशीनें)
  • प्रसारण लाइनें (ओवरहेड, अंडरग्राउंड)
  • वितरण प्रणाली (सबस्टेशन, फीडर)
  • लोड प्रबंधन (मांग प्रतिक्रिया, लोड शेडिंग)
• महत्वपूर्ण अवधारणाएं:
  • पावर फ्लो विश्लेषण
  • फॉल्ट विश्लेषण
  • स्थायित्व विश्लेषण
  • आर्थिक प्रसारण

इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन

• इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और प्रणाली के डिजाइन और विकास की प्रक्रिया
• मुख्य पहलू:
  • सर्किट विश्लेषण और सिमुलेशन (स्पाइस, वरिलॉग)
  • घटक चयन (प्रतिरोधक, संधारित्र, इंडक्टर, आदि)
  • पीसीबी डिज़ाइन और लेआउट
  • परीक्षण और सत्यापन
• महत्वपूर्ण अवधारणाएं:
  • इलेक्ट्रॉनिक सर्किट प्रमेय (थेवेनिन, नॉरटन, इत्यादि)
  • फ़िल्टर डिज़ाइन (एक्टिव, पासिव)
  • एम्प्लिफ़ायर डिज़ाइन (ओप-अम्प, इत्यादि)

सिग्नल प्रोसेसिंग

• सिग्नल और सिस्टम का अध्ययन जानकारी प्राप्त करने के लिए
• मुख्य अवधारणाएं:
  • समय और आवृत्ति डोमेन विश्लेषण
  • फूरियर ट्रांसफॉर्म (डीएफटी, एफएफटी)
  • फ़िल्टरिंग (लो-पास, हाई-पास, बैंड-पास)
  • मॉडुलेशन और डीमॉडुलेशन
• महत्वपूर्ण तकनीकें:
  • कंवॉलูช़न और डिकंवॉलูช़न
  • फ़िल्टरिंग और कंवॉलูช़न
  • स्पेक्ट्रल विश्लेषण

माइक्रोकंट्रोलर

• एक एकल एकीकृत परिपथ में छोटे कंप्यूटर
• मुख्य विशेषताएं:
  • प्रोसेसर (सीपीयू, एएलयू)
  • मेमोरी (रैम, रॉम, एप्रोम)
  • इनपुट/आउटपुट परिधीय (जीपीआईओ, УАРटी, एसपीआई, आई२सी)
  • इंटररप्ट हैंडलिंग
• महत्वपूर्ण अवधारणाएं:
  • माइक्रोकंट्रोलर आर्किटेक्चर
  • प्रोग्रामिंग भाषाएं (सी, असेंबली)
  • सेंसर और ऐक्चुअटर के साथ इंटरफ़ेसिंग

सर्किट विश्लेषण

• इलेक्ट्रिकल सर्किट का गणितीय तकनीक का उपयोग करके अध्ययन
• मुख्य विधियां:
  • नोड और मेश विश्लेषण
  • थेवेनिन और नॉरटन इक्विवेलेंट सर्किट
  • सुपरपोजीशन और रिकिप्रोसिटी प्रमेय
  • लाप्लас ट्रांसफॉर्म
• महत्वपूर्ण अवधारणाएं:
  • सर्किट प्रमेय (केवीएल, केसीएल)
  • इम्पीडेंस और एडमिटेंस
  • ट्रांसफर फंक्शन

प्रसारण रेखा

• मार्गदर्शित इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव प्रॉपेगेशन
• मुख्य अवधारणाएं:
  • प्रसारण रेखा समीकरण
  • कैरेक्टरिस्टिक इम्पीडेंस और प्रोपैगेशन कांस्टेंट
  • रिफ्लेक्शन और रिफ्रैक्शन
  • अटेन्युएशन और डिस्टॉर्शन
• महत्वपूर्ण अनुप्रयोग:
  • कॉक्सियल केबल्स
  • ऑप्टिकल फाइबर
  • वायरलेस क뮤니केशन सिस्टम