硬件入門路線【精】
GO!
第一關:基礎基礎還是基礎!
你要有一定的基礎,模電,數電這些都得會一些。一般科班出身的專業有電信,通信,自動化等等。
你如果完全沒這些基礎,連電阻,電容都不認識,那就需要在這關待上很久啦。
模電數電不用太糾結,專業課的課本就行,雖然網上有各種牛人牛課,你上學時跟著老師一次性把這些學會就好。
推薦功法:
模電:模擬電子技術基礎 上交大 鄭益慧主講
數電:數字電子技術基礎(數字電路/數電) 清華大學 王紅主講
麻省理工-電路與電子學
第二關:知道硬件開發的基本職責、基本流程以及行情
硬件工程師需要和各種崗位交互,因此豐富的知識面、強大的協調能力必不可少。
硬件開發流程如下,也涵蓋了硬件工程師的主要工作內容。
硬件工程師需具備的基本素質和技能總結如下
第一、由需求分析至總體方案、詳細設計的設計創造能力;(初級的可能不具備)
第二、熟練運用設計工具,設計原理圖、PCB(分工細則會制定規則,能review布局布線即可);
第三、運用焊接設備、萬用表、示波器、邏輯分析儀調測硬件的能力;
第四、掌握常用標準電路的設計能力,如π型濾波電路、高速信號傳輸線的匹配電路等;
第五、故障定位、解決問題的能力;
第六、文檔報告的寫作技能;
第七、接觸供應商、獲取技術支持的技能;
第八、溝通能力、責任心、上進心、良好的學習能力;較強的抗壓能力和開放式思維。
了解下硬件工程師的行情吧
以深圳為例,不同年限的硬件工程師月薪范圍如圖,(某招聘軟件大數據統計,不含年終)
研究生比上述數據要高一些。可按乘以1.4預估,大廠、風口行業工資更高,可能剛畢業30W起步
僅供參考,考慮到個人差異,請根據實際情況判斷
第三關:熟悉基礎的元器件原理、選型應用
選型選不好,遲早得干跑。不懂元器件的基本原理,參數選型,是無法正常開展硬件開發工作的。是最基礎的部分。基礎不牢地動山搖。
元器件的選型,是EE的一項重要技能,也是實力的體現
首先你要知道一些通用的選型規則
復用性
盡量復用以前驗證過的項目物料,減少風險,同時不用管理額外零件,還可以處理庫存。
成熟性
要是被廣泛使用驗證過的成熟方案,且生命周期良好,無EOL。最好有豐富參考設計資料。
適配性
在設計中,電氣參數/環境參數滿足設計需求,降額等,性能滿足,空間無干涉。
替代性
價格成本,交付周期,無EOL,合適的供應商。成本很重要,料也得能買到
歸一性
在出貨量大的產品中,盡量減少物料種類,比如開頭說的,1%的電阻不得不用,那么5%的替換成1%的,物料種類就減少一種,量就大了,能不能爭取更優的價格呢?
然后你要知道各個元器件的基本原理、分類、參數、應用和選型
下面就是我整理的電阻電容的部分:
你要知道基本的器件原理
當然元器件有很多,參數也有很多,比如下面這個表
深挖參數,比如運放的參數,
第四關:能看懂芯片手冊和原理圖
1.看懂一份電路圖
對于初學者,最重要的是先能看懂一份電路圖,了解信號互聯及大致工作原理,有了這部分認知,再動手實踐才不會盲目。
一個新人如果能熟悉公司主流產品的原理圖,功能框圖,能會調試,將會是很可觀的成長。可通過這種方法提高自己的工作能力。
系統框圖是展示設計思路的一張圖,復雜的系統必須有系統框圖。
其包含以下幾個方面:
整機接口:接口名稱,數量,接口信號
芯片方案:CPU,各外設芯片。應繪制出各模塊最小系統框圖。
電源樹:各級電源轉換關系,電流流向及路徑。
原理圖的部分要結合系統框圖和元器件的原理進行深挖學習。
2. 搞懂數據手冊datasheet
什么是數據手冊?datasheet就是電子元器件的數據手冊,也叫規格書-SPEC。是硬件工程師最常查閱的文檔之一。
數據手冊就像是家里電器的說明書一樣,他都有什么功能,該怎么用,嚴禁怎么用都說得很詳細。
閱讀datasheet,更應該是搜索,是帶著目的去讀。需求-位置-提取正確內容。
但如果你是一個還在學習的新手,倒不妨多走走彎路,多閱讀閱讀手冊,也是有好處的
每家公司的datasheet都有嚴格的規范,及獨特的風格,有時候還會穿插一些原理性的介紹,比如ADI公司的一些ADC/DAC器件資料里面,還會包含AD/DA轉換的原理性講解內容,Datasheet既可以是我們設計上的好幫手,也是學習的好資料。
閱讀數據手冊有幾個技巧
第一,盡量知道datasheet的內容的排布,大多數手冊都是有目錄的,可以從目錄跳轉,大大提高自己的搜索效率
第二,搜索,Ctrl+F,這里需要積累常用的英文名詞,比如封裝是PACKAGE,功耗是consumption。搜索單位也是非常有效的方法,比如溫漂的PPM。這個是需要積累的,看多了,積累多了,就心中有數了,我整理的專業單詞表分享給大家
第三,要注意一些note的標注,有可能有特殊的設計用法,這個要格外注意。
第四,選用最新的手冊,避免漏掉一些勘誤。
詳細講解視頻可以看這一個:
第五關:不斷建立完善的硬件知識體系
賽程過半,走到這很不容易,你懂了元器件的基礎,能夠自己去看原理圖了。
硬件設計是一門很雜的學問。需要不斷積累擴充,一專多能。因此接下來需要做一件很重要的事:建立知識體系,并且不斷完善它。
我做一個事喜歡用思維導圖,先歸納。
如下是一些思維導圖,與大家分享
思維導圖
第六關:原理圖設計和PCB設計
如果說前面學的是內功,那這一關,是招式、是工具的使用,原理圖和PCB設計都有對應的工具,教程也很多,且比較容易上手。遵循一定的規范去操作即可。
除了工具的使用我們還要知道原理圖和PCB設計的一些規范和基礎。
原理圖方面:規范通常以checklist的表格形式存在,如下有些聯發科,海思,路飛自己整理的等。可供學習,積累,迭代
PCB方面:
1.你首先要知道PCB的基本概念和PCB設計流程。
印制電路板,常用英文縮寫PCB(Printed circuit board),是 電子元件的支撐體,在這其中有金屬 導體作為連接電子元器件的線路。
傳統的電路板,采用印刷蝕刻阻劑的工法,做出電路的線路及圖面,因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化跟精細化,目前大多數的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布),經過曝光顯影后,再以蝕刻做出電路板。

2.要知道疊層、阻抗的一些概念

3. 要知道一些PCB布局布線基礎及PCB評審方法。
你可以不會親自畫PCB,大公司有專業的Layout工程師,但你要知道設計規則。
PCB布局規則:
第一,滿足結構DXF
根據結構設計要求將連接器放置在電路板邊緣并鎖定其位置,將主模塊放入板內
散熱考量
第二,放置主要功能芯片,如微控制器、運算放大器、驅動器和電源芯片等。
電源的供電線路
以功能電路為單位放置,注意信號流向
優先關照:關鍵IC,預估信號是否順暢走出、高速SI可提前評估
總的連線盡可能短,關鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流、低電壓的弱信號分開, 模擬信號與數字信號分開;高頻信號與低頻信號分開;高頻元器件的間隔要充分。
第三,然后將晶體、去耦電容等輔助元件靠近相關的主芯片放置
第四,放置所有無源元件,如串聯電阻、上拉電阻、ESD 二極管等。
第五,從裝配制造DFM的角度來看
PCB布線規則
第七關:仿真工具的使用
這個很多人覺得不是必須的,但根據我的學習經驗來看,有時仿真能夠驗證我們的很多思路。還是有必要學習的。
常用的仿真軟件也就那幾個,multisim、labview、pspice、ADS、saber等,其中大多數是用spice仿真模型。
1.、multisim。這個軟件很適合仿真模擬電路,其實它本質是spice仿真,只是界面做得簡單很多,適合初學者使用。
2.Pspice。這個軟件是cadence或者叫SPB開發套件中的一個軟件,一般是在capture中調出來的。使用capture就可以不用輸入spice的點命令,非常方便。其中,pspice的圖表要比multisim的要好看一些,比如,測幾個節點的電壓,在pspice一張圖就看得很清晰了。
3.ADS。這個ADS是指Agilent的Advanced.Design.System,而不是指ARM編譯器ADS1.2。ADS可是電路仿真的神器啊,功能非常強大,一般是仿真高頻、射頻、微波電路用的,當然,集總參數電路也照樣可以仿真,但是不太適合初學者。
第八關:測試+DEBUG
掌握實驗室儀器工具的使用
你需要掌握各種常用儀表的使用。
1.萬用表。一般用它來測電壓、電流和電阻。
2.示波器。現在都用數字示波器,一個auto鍵,可以輕松搞定,而且還帶FFT的功能,可以使用頻域分析法,是硬件工程師必須掌握的神兵利器。
3.電源:直流穩壓電源提供系統供電。
4.邏輯分析儀:有時分析I2C等總線時需要。可長時間采集,比示波器方便。
5.數字電橋,也叫LCR、LCZ測試儀。用它可以測電感值、電容值、電阻值、Q值、D值等,精度比一般的萬用表要高。
6.信號發生器,也叫函數信號發生器。可以輸出正弦波、方波、三角波、已調信號。
7.頻率計。用法比較簡單,不再多說了
8.矢量網絡分析儀,也叫網分儀。用于測量射頻電路的S參數矩陣,還可以顯示史密斯圓圖。
9.頻譜儀。也就看一下頻譜,也有示波器的功能。
第九關:這關你可能過不去
硬件學無止境,一山還比一山高。
你可能還需要掌握常用的總線協議。比如RS232、RS485、SPI、IIC、CAN、LIN、USB、PCIE、TCP/IP等。
還需要懂信號完整性SI、電源完整性PI、EMC/EMI電磁兼容性和電磁干擾等。
信號完整性就是研究如何讓驅動芯片發出的信號經過傳輸通道被接收芯片正確接收的學問。我們常說的高速信號到底怎么判斷?
EMC/EMI電磁兼容性和電磁干擾
這兩個名詞看起來有點高大上,其實就是不干擾別人和防止被別人干擾的問題。EMC/EMI的問題可以歸結為SI的問題,但是EMC有一套驗證的標準,所以還是起了不同的名字。
推薦《EMC電磁兼容設計與測試案例分析》-鄭軍奇。
總結:
寫了很多,你走到第幾關了?我是一路帶飛,一個硬件工程師,期待一起交流進步。









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