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硬件高深莫測?這些基礎知識要先掌握

作者:?精裝之家 來源:?精裝之家 發布時間:?2020年01月30日 03:58:50

不懂硬件的人,會覺得硬件高深莫測,“為什么他改幾個電阻、電容就調出來,我弄個半天沒搞定?”,“噢,靠的是經驗”,但是經驗又是什么呢?不能形容,反正就是不明覺厲。

硬件高深莫測?這些基礎知識要先掌握

就是這種崇拜心理,才能觸發你的好奇心,去學下去,這也是成為工程師的首要條件,但這是遠遠不夠,還需要一條可供參考的學習路線,再加上99%的汗水和1%的靈感才可以。

硬件設計,可以說是包羅萬象,它涉及到非常龐大的知識量,而且,一個電路錯一點小地方,都有可能導致整個系統不能工作,所以,搞硬件的人思維要非??b密才可以,而這種思維要靠后面的學習來培養出來的,而不是說還沒入門,就否定了自己。

今天我們來介紹一下硬件設計的學習路線。

一、初級理論篇

1、高等數學和線性代數。這里重點掌握微積分和矩陣,因為在后面的課程里面將會大量用到這兩個東西,是基礎中的基礎。

2、大學物理。這里很多東西其實在高中有學到,重點掌握電阻、電容、電感的特性和電生磁、磁生電的原理,其中麥克斯韋方程組將會在射頻、微波中有用到。

3、電路分析基礎。其實電路基礎的理論并不難,但是有些抽象的東西,是暫時不能很好地理解,比如說受控源(其實就是三極管),所以學完模電還要再回過頭來再看一遍。這里重點掌握戴維南定理,不然后面沒法學。

4、模擬電子技術。這是電子專業的核心基礎課,至少學三遍,此外,學啃書是不行的,還得配合Multisim仿真軟件才能學好(實踐部分后面再介紹)。如果說電路基礎、高數當中的答案都是明確、唯一的,那么模電的答案將是不明確、多樣化的,需要在實踐中權衡取舍,一定要把以前的思維轉變過來,不然后面沒法學。這門課全部都是重點,但是學完它,除了抄書上的電路,你仍然什么都做不了,因為還需要其它方面的知識一起用才可以。這里不得不提一下器件特性這個概念,沒有它將不能打開電路設計的大門,但是由于篇幅有限,以后再寫文章介紹。

5、數字電子技術。這門課相對于模電來說,要簡單很多很多。它把三級管搭成各種門電路、觸發器,以便于直接把數學知識運用起來,同時它也是FPGA的先修課,是硬件工程師向算法工程師(跟計算機的算法有很大區別)轉變的基礎。這門課全部都是重點,但是要真正掌握它,還是得學FPGA才可以。

6、電力電子技術。這里講到晶閘管、IGBT和電力MOS管,都是用在強電領域的器件,是開關電源的先修課??梢哉f電源是硬件設計當中最關鍵的部分,一個電源設計得好不好,直接影響整個系統能否正常工作。其中整流、逆變、升壓、降壓電路,都是要重點掌握的。

二、中級理論篇

1、復變函數。這門課跟高數的微積分一樣,是一種數學工具。復數信號是物理不可實現的,但是為什么需要復數?誠然,正弦波(包括余弦,下同)有振幅、頻率和相位三要素,如何在一個圖上面表示振幅與頻率的關系或者相位與頻率的關系(方便觀察分析才需要這樣弄)?這就需要用到復數了,其中i或者j(因為電流的符號是i,所以才換成j,以防混淆)表示的就是方向,對應著極坐標的向量。我們可以把復數轉成模和輻角的形式,想象一下,模就是時鐘的秒針,而輻角就是秒針轉動的角度,秒針轉一圈就是個圓,而把這個圓的各點按照出現的時間先后,重新描繪在直角坐標系中,就是一個正弦波。這就意味著,用復數可以表示一個正弦波的三要素,振幅就是模(秒針的長短),相位就是秒針轉動的角度,頻率就是秒針轉動的快慢。想一下,如果用實數來表示正弦波的三要素,是不是很麻煩?這里重點掌握留數、保形映射。

2、信號與系統。介紹如何利用數學建模去描述電路,就是這門課要研究的內容。什么是信號?LED燈的亮滅、喇叭發出的聲音、天線感應的電磁波等,有實際用途的信息載體(包括聲、光、電、熱等)都是信號。什么是系統?就是處理信息載體的東西(包括放大器、傳動裝置等)。系統是一種更為抽象的概念,可大可小,小到一個三極管,大到一個無線收發裝置,這些都要根據實際需求來確定,不能一概而論。這門課都是重點。

3、自動控制原理。自控原理是信號與系統的姐妹學科。介紹如何用數學建模的方法去分析電路,主要分析電路的穩定性。其中,波特圖、PID都是要重點掌握的。學懂這門課就可以用里面的知識去分析一些較為復雜的帶運放的電路,這種電路用KCL和KVL是仍然很難解決。

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