不懂硬件的人,会以为硬件博识莫测,“为什么他改几个电阻、电容就调出来,我弄个半天没搞定?”,“噢,靠的是履历”,但是履历又是什么呢?不能形容,反正便是不明觉厉。
便是这种崇拜生理,才能触发你的好奇心,去学下去,这也是成为工程师的紧张条件,但这是远远不足,还须要一条可供参考的学习路线,再加上99%的汗水和1%的灵感才可以。
硬件设计,可以说是包罗万象,它涉及到非常弘大的知识量,而且,一个电路错一点小地方,都有可能导致全体系统不能事情,以是,搞硬件的人思维要非常严密才可以,而这种思维要靠后面的学习来培养出来的,而不是说还没入门,就否定了自己。

本日我们来先容一下硬件设计的学习路线。
一、低级理论篇
1、高档数学和线性代数。这里重点节制微积分和矩阵,由于在后面的课程里面将会大量用到这两个东西,是根本中的根本。
2、大学物理。这里很多东西其实在高中有学到,重点节制电阻、电容、电感的特性和电生磁、磁生电的事理,个中麦克斯韦方程组将会在射频、微波中有用到。
3、电路剖析根本。实在电路根本的理论并不难,但是有些抽象的东西,是暂时不能很好地理解,比如说受控源(实在便是三极管),以是学完模电还要再回过分来再看一遍。这里重点节制戴维南定理,不然后面没法学。
4、仿照电子技能。这是电子专业的核心根本课,至少学三遍,此外,学啃书是弗成的,还得合营Multisim仿真软件才能学好(实践部分后面再先容)。如果说电路根本、高数当中的答案都是明确、唯一的,那么模电的答案将是不明确、多样化的,须要在实践中权衡取舍,一定要把以前的思维转变过来,不然后面没法学。这门课全部都是重点,但是学完它,除了抄书上的电路,你仍旧什么都做不了,由于还须要其它方面的知识一起用才可以。这里不得不提一下器件特性这个观点,没有它将不能打开电路设计的大门,但是由于篇幅有限,往后再写文章先容。
5、数字电子技能。这门课相对付模电来说,要大略很多很多。它把三级管搭成各种门电路、触发器,以便于直接把数学知识利用起来,同时它也是FPGA的先修课,是硬件工程师向算法工程师(跟打算机的算法有很大差异)转变的根本。这门课全部都是重点,但是要真正节制它,还是得学FPGA才可以。
6、电力电子技能。这里讲到晶闸管、IGBT和电力MOS管,都是用在强电领域的器件,是开关电源的先修课。可以说电源是硬件设计当中最关键的部分,一个电源设计得好不好,直接影响全体系统能否正常事情。个中整流、逆变、升压、降压电路,都是要重点节制的。
二、中级理论篇
1、复变函数。这门课跟高数的微积分一样,是一种数学工具。复数旗子暗记是物理不可实现的,但是为什么须要复数?诚然,正弦波(包括余弦,下同)有振幅、频率和相位三要素,如何在一个图上面表示振幅与频率的关系或者相位与频率的关系(方便不雅观察剖析才须要这样弄)?这就须要用到复数了,个中i或者j(由于电流的符号是i,以是才换成j,以防稠浊)表示的便是方向,对应着极坐标的向量。我们可以把复数转成模和辐角的形式,想象一下,模便是时钟的秒针,而辐角便是秒针迁徙改变的角度,秒针转一圈便是个圆,而把这个圆的各点按照涌现的韶光先后,重新描述在直角坐标系中,便是一个正弦波。这就意味着,用复数可以表示一个正弦波的三要素,振幅便是模(秒针的是非),相位便是秒针迁徙改变的角度,频率便是秒针迁徙改变的快慢。想一下,如果用实数来表示正弦波的三要素,是不是很麻烦?这里重点节制留数、保形映射。
2、旗子暗记与系统。先容如何利用数学建模去描述电路,便是这门课要研究的内容。什么是旗子暗记?LED灯的亮灭、喇叭发出的声音、天线感应的电磁波等,有实际用场的信息载体(包括声、光、电、热等)都是旗子暗记。什么是系统?便是处理信息载体的东西(包括放大器、传动装置等)。系统是一种更为抽象的观点,可大可小,小到一个三极管,大到一个无线收发装置,这些都要根据实际需求来确定,不能一概而论。这门课都是重点。
3、自动掌握事理。自控事理是旗子暗记与系统的姐妹学科。先容如何用数学建模的方法去剖析电路,紧张剖析电路的稳定性。个中,波特图、PID都是要重点节制的。学懂这门课就可以用里面的知识去剖析一些较为繁芜的带运放的电路,这种电路用KCL和KVL是仍旧很难办理。
4、高频电子线路。高频是模电的非线性部分。你会创造高频里面很多内容跟模电都差不多,也有放大器、振荡器、功放,但是这些电路用在更高的频段,以是剖析方法有所不同。模电的功底较为踏实的情形下,再学这门课,就不以为难,由于它本身便是模电的扩展,而不是全新的领域。这门课都是重点,至少学三遍。
5、单片机。现在已经很少不用CPU的硬件电路了,而单片机正是最大略的CPU,以是节制单片机也是很有必要的。个中单片机的接口电路也是相称磨练你的硬件功底的。
6、电子丈量技能。做硬件的常常要跟仪器打交道,学习丈量技能,一方面让你更能闇练地利用仪器,另一方面还能让你做一些丈量电路(合营单片机就可以利用在物联网领域)。这里会打仗很多新器件,大多都是传感器,当然重点研究的还是电气特性。这门课并不难,关键要多做实验。
三、高等理论篇
1、旗子暗记完全性剖析。可以说硬件工程师最大的仇敌便是滋扰,要办理这些滋扰就得做好电磁兼容性设计,学好这门课,才可以画出性能更优的PCB。
2、开关电源。学会设计电源电路,给自己的电路系统配上得当的电源,以及办理电源完全性问题,也是相称磨练硬件工程师的模电功底。
3、射频电路设计。随着科技的发展,电路的事情频率将会越来越高,频率升高会带来各种各样的难题,以是学会设计射频电路也是很有必要的。
4、通信事理。节制当代的通信技能,个中包括信息论根本和各种调制办法都会在各种通信电路当中有用到。
5、集成电路事理与运用。可以说险些每块电路板都会用到芯片,以是学习一下芯片的制造技能,将会让你的硬件水平大大提高。
举个大略的案例,数字电位器里面的电阻便是用MOS管构成的有源电阻,一定要上电,它才表示出电阻的特性,如果只利用模电的知识将无法理解这一征象。
四、总结
如果你认为这么多书,怎么看都看不完。那因此一种静止、偏面的不雅观点来剖析问题了。实在上先容那么多课,很多内容都是相通的。比如,数电里面的移位寄存器,便是单片机里面的串口收发器。模电里面的放大器、振荡器,到了高频、射频,还是讲到,只是剖析方法有点不同而已。
高频里面的AM、FM、PM,到了通信事理,还是讲到,此外,还提出了ASK、FSK、PSK这几种雷同而且更为大略的调制办法。电力电子技能里面的直流斩波电路,便是开关电源的内容,只是扩展了一些内容而已。
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