不懂硬件的人会觉得硬件高深莫测“为什么他改几个电阻、电容就调出来我弄个半天没搞定”“噢靠的是经验”但是经验又是什么呢不能形容反正就是不明觉厉。就是这种崇拜心理才能触发你的好奇心去学下去这也是成为工程师的首要条件但这是远远不够还需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庞大的知识量而且一个电路错一点小地方都有可能导致整个系统不能工作所以搞硬件的人思维要非常缜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。下面介绍硬件设计的学习路线。一、初级理论篇。1、高等数学、概率论、线性代数。这里重点掌握微积分和矩阵因为在后面的课程里面将会大量用到这两个东西是基础中的基础。2、大学物理。这里很多东西其实在高中有学到重点掌握电阻、电容、电感的特性和电生磁、磁生电的原理其中麦克斯韦方程组将会在射频、微波中有用到。3、电路分析基础。其实电路基础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其实就是三极管所以学完模电还要再回过头来再看一遍。这里重点掌握戴维南定理不然后面没法学。4、模拟电子技术。这是电子专业的核心基础课至少学三遍此外学啃书是不行的还得配合Multisim仿真软件才能学好实践部分后面再介绍。如果说电路基础、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、多样化的需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然什么都做不了因为还需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概念没有它将不能打开电路设计的大门但是由于篇幅有限以后再写文章介绍。5、数字电子技术。这门课相对于模电来说要简单很多很多。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运用起来同时它也是FPGA的先修课是硬件工程师向算法工程师跟计算机的算法有很大区别转变的基础。这门课全部都是重点但是要真正掌握它还是得学FPGA才可以。6、电力电子技术。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整个系统能否正常工作。其中整流、逆变、升压、降压电路都是要重点掌握的。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。利用复数对硬件电路进行建模分析其中用于傅立叶变换、拉普拉斯变换等都是在复数域所以掌握复数是基本功。2、信号与系统。介绍如何利用数学建模去描述电路就是这门课要研究的内容。什么是信号有实际用途的信息载体包括声、光、电、热等都是信号。什么是系统就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概念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、自动控制原理。自控原理是信号与系统的姐妹学科但是自控着重介绍一个带有扰动的系统怎么使其稳定。介绍如何用数学建模的方法去分析电路及其稳定性。其中波特图、PID都是要重点掌握的。此外开关电源、锁相环等需要环路控制的电路就得用这门课的知识去分析。后续课程有《现代控制理论》。4、高频电子线路。高频是模电的非线性部分。你会发现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所以分析方法有所不同。模电的功底较为扎实的情况下再学这门课就不觉得难因为它本身就是模电的扩展。重点掌握混频、锁相环。由于高频的应用还是比较少的教材上的知识较陈旧(比如你在手册上很难找到Y参数而一般是S参数)可以不必花太多时间学习高频而是重点学习射频。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简单的CPU所以掌握单片机也是很有必要的。其中单片机的接口电路也是相当考验你的硬件功底的。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习单片机》。6、电子测量技术。做硬件的经常要跟仪器打交道学习测量技术一方面让你更能熟练地使用仪器另一方面还能让你做一些测量电路配合单片机就可以运用在物联网领域。这里会接触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。7、电磁场与电磁波。大学物理的后续课程对于做射频、微波、通信的则需要学习这门课理论性比较强。重点理解麦克斯韦方程组、波动方程。三、高级理论篇。1、信号完整性分析。可以说硬件工程师最大的敌人就是干扰要解决这些干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。推荐《高速数字接口原理与测试指南》、《高速电路设计实践》、《信号完整性揭秘》。2、开关电源。学会设计电源电路给自己的电路系统配上合适的电源以及解决电源完整性问题也是相当考验硬件工程师的模电功底。推荐《开关电源磁性元件理论及设计》、《开关电源设计》、《开关变换器的建模与控制》、《精通开关电源设计》、《UPS电源技术及应用》、《混合式数字与全数字电源控制实战》。数字开关电源应用比较多而且一般用DSP做控制建议学习Ti的DSP C2000系列。3、高压电技术。这里的高压一般在1kV~10kV或以上级别电压高了特别讲究安规距离、局部放电等。推荐《高压电技术》、《变频器》、《工厂供电》、《牵引供电》、《多电平逆变》、《局部放电》建议考高压电工证。4、射频与天线。随着科技的发展电路的工作频率将会越来越高频率升高会带来各种各样的难题所以学会设计射频电路也是很有必要的。推荐《射频电路设计--理论与应用》、《天线技术》、《微波电路》。5、通信原理。掌握现代的通信技术其中包括信息论基础和各种调制方式都会在各种通信电路当中有用到。6、集成电路原理与应用。可以说几乎每块电路板都会用到芯片芯片内部都是纯分立器件搭的电路比如共源共栅放大器、带隙基准源等。所以学习集成电路将会让你的硬件水平大大提高。推荐《CMOS集成电路设计(拉扎维)》。7、弱信号处理。电子测量技术的后续课程做仪器仪表如LCR表、皮安表、源表等)的需要深入学习这门课。重点掌握锁相放大器推荐《微弱信号检测 (高晋占)》、《电磁学计量》。8、运算放大器。运放在电路设计常常使用有必须对其进行深入理解。推荐《运算放大器权威指南》、《你好放大器》。9、其它。关注一些拆机视频、开源项目、论坛、博客都是很有用的。推荐《嵌入式周报》、《eevblog》、《ADI模拟对话》、《Emoe》。还有TI、ADI、Microchip的应用笔记、参考设计都很有用在官网可以找到。四、总结。如果你认为这么多书怎么看都看不完。那是以一种静止、偏面的观点来分析问题了。其实上介绍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就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、射频照样讲到只是分析方法有点不同而已。高频里面的AM、FM、PM到了通信原理照样讲到此外还提出了ASK、FSK、PSK这几种雷同而且更为简单的调制方式。电力电子技术里面的直流斩波电路就是开关电源的内容只是扩展了一些内容而已。综上所述只要多留心分析、总结一下其实要学的东西并不多。PS看完了理论篇还有实践篇。
如何学习硬件设计——理论篇
不懂硬件的人会觉得硬件高深莫测“为什么他改几个电阻、电容就调出来我弄个半天没搞定”“噢靠的是经验”但是经验又是什么呢不能形容反正就是不明觉厉。就是这种崇拜心理才能触发你的好奇心去学下去这也是成为工程师的首要条件但这是远远不够还需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庞大的知识量而且一个电路错一点小地方都有可能导致整个系统不能工作所以搞硬件的人思维要非常缜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。下面介绍硬件设计的学习路线。一、初级理论篇。1、高等数学、概率论、线性代数。这里重点掌握微积分和矩阵因为在后面的课程里面将会大量用到这两个东西是基础中的基础。2、大学物理。这里很多东西其实在高中有学到重点掌握电阻、电容、电感的特性和电生磁、磁生电的原理其中麦克斯韦方程组将会在射频、微波中有用到。3、电路分析基础。其实电路基础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其实就是三极管所以学完模电还要再回过头来再看一遍。这里重点掌握戴维南定理不然后面没法学。4、模拟电子技术。这是电子专业的核心基础课至少学三遍此外学啃书是不行的还得配合Multisim仿真软件才能学好实践部分后面再介绍。如果说电路基础、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、多样化的需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然什么都做不了因为还需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概念没有它将不能打开电路设计的大门但是由于篇幅有限以后再写文章介绍。5、数字电子技术。这门课相对于模电来说要简单很多很多。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运用起来同时它也是FPGA的先修课是硬件工程师向算法工程师跟计算机的算法有很大区别转变的基础。这门课全部都是重点但是要真正掌握它还是得学FPGA才可以。6、电力电子技术。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整个系统能否正常工作。其中整流、逆变、升压、降压电路都是要重点掌握的。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。利用复数对硬件电路进行建模分析其中用于傅立叶变换、拉普拉斯变换等都是在复数域所以掌握复数是基本功。2、信号与系统。介绍如何利用数学建模去描述电路就是这门课要研究的内容。什么是信号有实际用途的信息载体包括声、光、电、热等都是信号。什么是系统就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概念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、自动控制原理。自控原理是信号与系统的姐妹学科但是自控着重介绍一个带有扰动的系统怎么使其稳定。介绍如何用数学建模的方法去分析电路及其稳定性。其中波特图、PID都是要重点掌握的。此外开关电源、锁相环等需要环路控制的电路就得用这门课的知识去分析。后续课程有《现代控制理论》。4、高频电子线路。高频是模电的非线性部分。你会发现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所以分析方法有所不同。模电的功底较为扎实的情况下再学这门课就不觉得难因为它本身就是模电的扩展。重点掌握混频、锁相环。由于高频的应用还是比较少的教材上的知识较陈旧(比如你在手册上很难找到Y参数而一般是S参数)可以不必花太多时间学习高频而是重点学习射频。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简单的CPU所以掌握单片机也是很有必要的。其中单片机的接口电路也是相当考验你的硬件功底的。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习单片机》。6、电子测量技术。做硬件的经常要跟仪器打交道学习测量技术一方面让你更能熟练地使用仪器另一方面还能让你做一些测量电路配合单片机就可以运用在物联网领域。这里会接触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。7、电磁场与电磁波。大学物理的后续课程对于做射频、微波、通信的则需要学习这门课理论性比较强。重点理解麦克斯韦方程组、波动方程。三、高级理论篇。1、信号完整性分析。可以说硬件工程师最大的敌人就是干扰要解决这些干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。推荐《高速数字接口原理与测试指南》、《高速电路设计实践》、《信号完整性揭秘》。2、开关电源。学会设计电源电路给自己的电路系统配上合适的电源以及解决电源完整性问题也是相当考验硬件工程师的模电功底。推荐《开关电源磁性元件理论及设计》、《开关电源设计》、《开关变换器的建模与控制》、《精通开关电源设计》、《UPS电源技术及应用》、《混合式数字与全数字电源控制实战》。数字开关电源应用比较多而且一般用DSP做控制建议学习Ti的DSP C2000系列。3、高压电技术。这里的高压一般在1kV~10kV或以上级别电压高了特别讲究安规距离、局部放电等。推荐《高压电技术》、《变频器》、《工厂供电》、《牵引供电》、《多电平逆变》、《局部放电》建议考高压电工证。4、射频与天线。随着科技的发展电路的工作频率将会越来越高频率升高会带来各种各样的难题所以学会设计射频电路也是很有必要的。推荐《射频电路设计--理论与应用》、《天线技术》、《微波电路》。5、通信原理。掌握现代的通信技术其中包括信息论基础和各种调制方式都会在各种通信电路当中有用到。6、集成电路原理与应用。可以说几乎每块电路板都会用到芯片芯片内部都是纯分立器件搭的电路比如共源共栅放大器、带隙基准源等。所以学习集成电路将会让你的硬件水平大大提高。推荐《CMOS集成电路设计(拉扎维)》。7、弱信号处理。电子测量技术的后续课程做仪器仪表如LCR表、皮安表、源表等)的需要深入学习这门课。重点掌握锁相放大器推荐《微弱信号检测 (高晋占)》、《电磁学计量》。8、运算放大器。运放在电路设计常常使用有必须对其进行深入理解。推荐《运算放大器权威指南》、《你好放大器》。9、其它。关注一些拆机视频、开源项目、论坛、博客都是很有用的。推荐《嵌入式周报》、《eevblog》、《ADI模拟对话》、《Emoe》。还有TI、ADI、Microchip的应用笔记、参考设计都很有用在官网可以找到。四、总结。如果你认为这么多书怎么看都看不完。那是以一种静止、偏面的观点来分析问题了。其实上介绍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就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、射频照样讲到只是分析方法有点不同而已。高频里面的AM、FM、PM到了通信原理照样讲到此外还提出了ASK、FSK、PSK这几种雷同而且更为简单的调制方式。电力电子技术里面的直流斩波电路就是开关电源的内容只是扩展了一些内容而已。综上所述只要多留心分析、总结一下其实要学的东西并不多。PS看完了理论篇还有实践篇。
