01?

前言

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(diào)出來，我弄個半天沒搞定？”，“噢，靠的是經(jīng)驗”，但是經(jīng)驗又是什么呢？

不能形容，反正就是覺不明厲。

就是這種崇拜心理，才能觸發(fā)你的好奇心，去學(xué)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(xué)習(xí)路線，再加上99%的汗水和1%的靈感才可以。

硬件設(shè)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(dǎo)致整個系統(tǒng)不能工作。

所以，搞硬件的人思維要非常縝密才可以，而這種思維要靠后面的學(xué)習(xí)來培養(yǎng)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(shè)計的學(xué)習(xí)路線。

02?

初級理論篇

2.1 高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)。

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(chǔ)中的基礎(chǔ)。

2.2大學(xué)物理。

這里很多東西其實在高中有學(xué)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。

2.3 電路分析基礎(chǔ)。

其實電路基礎(chǔ)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(xué)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(xué)。

2.4 模擬電子技術(shù)。

這是電子專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，至少學(xué)三遍，此外，學(xué)啃書是不行的，還得配合Multisim仿真軟件才能學(xué)好（實踐部分后面再介紹）。

如果說電路基礎(chǔ)高數(shù)當(dāng)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(quán)衡取舍，一定要把以前的思維轉(zhuǎn)變過來，不然后面沒法學(xué)。

這門課全部都是重點，但是學(xué)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(shè)計的大門，但是由于篇幅有限，在此不做討論。

2.5 數(shù)字電子技術(shù)。

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(fā)器，以便于直接把數(shù)學(xué)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(qū)別）轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)。

這門課全部都是重點，但是要真正掌握它，還是得學(xué)FPGA才可以。

2.6 電力電子技術(shù)。

這里講到晶閘管IGBT和電力MOS管，都是用在強電領(lǐng)域的器件，是開關(guān)電源的先修課。

可以說電源是硬件設(shè)計當(dāng)中最關(guān)鍵的部分，一個電源設(shè)計得好不好，直接影響整個系統(tǒng)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。

03?

中級理論篇

3.1 復(fù)變函數(shù)這門課跟高數(shù)的微積分一樣，是一種數(shù)學(xué)工具。

復(fù)數(shù)信號是物理不可實現(xiàn)的，但是為什么需要復(fù)數(shù)？

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(guān)系或者相位與頻率的關(guān)系（方便觀察分析才需要這樣弄）？

這就需要用到復(fù)數(shù)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(yīng)著極坐標的向量。

我們可以把復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的角度，秒針轉(zhuǎn)一圈就是個圓，而把這個圓的各點按照出現(xiàn)的時間先后，重新描繪在直角坐標系，就是一個正弦波。

這就意味著，用復(fù)數(shù)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(zhuǎn)動的角度，頻率就是秒針轉(zhuǎn)動的快慢。

想一下，如果用實數(shù)來表示正弦波的三要素，是不是很麻煩？這里重點掌握留數(shù)保形映射。

3.2 信號與系統(tǒng)。

介紹如何利用數(shù)學(xué)建模去描述電路，就是這門課要研究的內(nèi)容。什么是信號？

LED燈的亮滅、喇叭發(fā)出的聲音、天線感應(yīng)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(tǒng)？就是處理信息載體的東西（包括放大器、傳動裝置等）。

系統(tǒng)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(fā)裝置，這些都要根據(jù)實際需求來確定，不能一概而論。這門課都是重點。

3.3 自動控制原理自控原理是信號與系統(tǒng)的姐妹學(xué)科。

介紹如何用數(shù)學(xué)建模的方法去分析電路，主要分析電路的穩(wěn)定性。其中，波特圖、PID都是要重點掌握的。

學(xué)懂這門課就可以用里面的知識去分析一些較為復(fù)雜的帶運放的電路，這種電路用KCL和KVL是仍然很難解決。

3.4 高頻電子線路高頻是模電的非線性部分。

你會發(fā)現(xiàn)高頻里面很多內(nèi)容跟模電都差不多，也有放大器、振蕩器功放，但是這些電路用在更高的頻段，所以分析方法有所不同。

模電的功底較為扎實的情況下，再學(xué)這門課，就不覺得難，因為它本身就是模電的擴展，而不是全新的領(lǐng)域。這門課都是重點，至少學(xué)三遍。

3.5 單片機。

現(xiàn)在已經(jīng)很少不用CPU的硬件電路了，而單片機正是最簡單的CPU，所以掌握單片機也是很有必要的。其中單片機的接口電路也是相當(dāng)考驗?zāi)愕挠布Φ椎摹?/p>

3.6 電子測量技術(shù)。

做硬件的經(jīng)常要跟儀器打交道，學(xué)習(xí)測量技術(shù)，一方面讓你更能熟練地使用儀器，另一方面還能讓你做一些測量電路（配合單片機就可以運用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域）。

這里會接觸很多新器件，大多都是傳感器，當(dāng)然重點研究的還是電氣特性。這門課并不難，關(guān)鍵要多做實驗。

04

高級理論篇

4.1 信號完整性分析。

可以說硬件工程師最大的敵人就是干擾，要解決這些干擾就得做好電磁兼容性設(shè)計，學(xué)好這門課，才可以畫出性能更優(yōu)的PCB。

4.2 開關(guān)電源。

學(xué)會設(shè)計電源電路，給自己的電路系統(tǒng)配上合適的電源，以及解決電源完整性問題，也是相當(dāng)考驗硬件工程師的模電功底。

4.3 射頻電路設(shè)計。

隨著科技的發(fā)展，電路的工作頻率將會越來越高，頻率升高會帶來各種各樣的難題，所以學(xué)會設(shè)計射頻電路也是很有必要的。

4.4 通信原理。

掌握現(xiàn)代的通信技術(shù)，其中包括信息論基礎(chǔ)和各種調(diào)制方式都會在各種通信電路當(dāng)中有用到。

4.5 集成電路原理與應(yīng)用。

可以說幾乎每塊電路板都會用到芯片，所以學(xué)習(xí)一下芯片的制造技術(shù)，將會讓你的硬件水平大大提高。

舉個簡單的案例，數(shù)字電位器里面的電阻就是用MOS管構(gòu)成的有源電阻，一定要上電，它才體現(xiàn)出電阻的特性，如果只使用模電的知識將無法理解這一現(xiàn)象。

05?

總結(jié)

如果你認為這么多書，怎么看都看不完。

那是以一種靜止、偏面的觀點來分析問題了。其實上介紹那么多課，很多內(nèi)容都是相通的。

比如，數(shù)電里面的移位寄存器，就是單片機里面的串口收發(fā)器。模電里面的放大器、振蕩器，到了高頻、射頻，照樣講到，只是分析方法有點不同而已。

高頻里面的AM、FM、PM，到了通信原理，照樣講到，此外，還提出了ASK、FSK、PSK這幾種雷同而且更為簡單的調(diào)制方式。

電力電子技術(shù)里面的直流斬波電路，就是開關(guān)電源的內(nèi)容，只是擴展了一些內(nèi)容而已。

作者：不懂不問

鏈接：https://www.zhihu.com/question/21665274/answer/2304625454

-END-

只會用單片機點燈，很丟人嗎？

面向?qū)ο笠部梢愿銌纹瑱C！

我有單片機，你有酒嗎?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的搞硬件，别吹牛了，好好做个规划！的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。