硬件工程师笔记分享

AndrewChu 路飞的电子设计宝藏 2021-01-17

1. 前言

所有笔记的链接

一个优秀的工程师,不是业务驱动型,而是技术驱动型。这个也是为什么真正优秀的公司都是面试造火箭,实际拧螺丝的原因。很多人只会描述自己的业务,自己的项目,但是对于电路深层次的原理则是一无所知。理论和实践是两条腿走路的,甚至于理论是远高于实践的。不要只做一个if else coder

2. Content

偏差和噪声的区别?什么是容差RS485和CAN收发器的区别,以及产生的效果?

因为篇幅限制,外加我更想记录自己对一些理论知识的见解,所以有些内容不适合0基础学习。希望大家少接触快餐知识少被贩卖焦虑,多沉下心来自己去消化吸收理论知识,最后再和别人的经验进行参照对比。

内容已经分门别类,请直接点击链接:

1.

基本元件:

说明:基本元件简单,但是都是基于直流低频的模式下。随着现在电路的工作频率越来越高,元件的寄生参数的作用会越来越明显。

Electronic Basics

BJT-MOSFET_notes

2.

电源:

说明:一个好的电源是模数电路的基础。但是现在的DCDC IC已经内置了非常多的功能,导致电子工程师对于DCDC的底层原理理解不够,从而把握不住DCDC的设计关键参数,尤其是出现功能性问题和EMC整改的时候是一头雾水。

DC-DC-Basics

Isolation and EMC tricks

ACDC DCDC-Common-mistakes

DCDC环路补偿

Motor_Driver

3.

模拟:

说明:纯模拟越来越少,模数混合是趋势。搞不懂OPA和ADC,是做不好模拟信号采集的。基本上所有的参数,都有DC模式和AC模式。

Analog-Engineer’s-Pocket-Reference-TI

ADC-PrecisionLABS-TI

OPA-PrecisionLABS-TI

新概念模拟电路

4.

EMC:

EMC_Brief_notes

产品EMC设计

5.

信号完整性:

说明:我们在设计低速电路的时候已经有了部分考虑

SI

6.

仿真:

说明:暂时只有用SPICE模型对模拟电路的仿真,如瞬态响应,环路稳定性,噪声分析等。后续会加入HyperLynx的传输线信号完整性仿真的内容。

LTspice_notes

3.

总线:

说明:各种总线的原理,是做嵌入式控制板的底层。会用和搞懂搞清楚是两码事。跑通和稳定可靠也是两码事。

RS485_notes

CAN_notes

SPI_IIC_UART_notes

Ethernet PHY

无线总线

4.

传感器:

说明:单纯研究传感器是没有前途的。关键是Sensor+OPA+ADC整个信号链路要了解。不然就会是一头雾水。

温度-惠更斯电桥

Hall Effect

压力

基于CSA的电流检测

环境光检测(暂不包含微弱信号检测)

2.

数字:

STM32最小系统设计

Xilinx ZYNQ-7000series design

3.

软件:

-C

ZYNQ Notes1

ZYNQ Notes2

ZYNQ_PS

Matlab入门

Raspberry_notes

Python_notes

Linux_notes

4.

数学:

线性代数

高等数学

概率论

三角级数,傅里叶变换和拉普拉斯变换

5.

英语:IELTS Preparation

6.

其他书籍:总结

7.

Python实用脚本:总结

3. 说明

1.

硬件工程师不是抄抄抄,抄以前的设计,抄Datasheet里的Typical Application。要对硬件的底层,硬件背后的原理有认识。深入每一个元件的选型和参数,都要有个specification。

2.

很多电路,我们不得不承认,随便搞搞也能凑合使用。不分析电源的环路稳定性,运放的稳定性,运放和ADC的采样精度,在95%的时候,不会出问题。硬件就会越做越low,陷入内卷。

3.

硬件工程师的吃饭家伙其实很多。叠加定理,KCL,戴维南定理,时间常数,傅里叶变换,波特图,微积分,线性代数,概率论,电磁场和电磁波,C和操作系统。多搞搞吧。和广大苦逼的同胞互勉把。

4.

硬件可以做的不好,但是英语一定要好。学好英语,是世界上性价比最高的技能。不得不说,国内的好教材真的太少了。建议大家都去看英文的教材,这个语言转换的时间肯定是值的。就算同样是TI,国内的E2E论坛和培训教材,也是差了英文版的一个档次。

5.

做好硬件,是一门多学科交融的事,只是现在大家都没时间去好好学习一门技能了。现在的硬件,集成度已经越来越高,芯片原厂也越来越简化电子工程师的设计难度。再加上大量的典型设计,参考设计。所以跑通一种芯片门槛很低了。难的是理解芯片原厂为你做了什么,芯片的底层结构是怎么样的,以及怎么样根据我们的应用去优化一些参数,无论是出于特殊场景的稳定性考虑还是降成本的功能裁剪。

4. 基本功

1.

基本元件:

1.

R C L的类型,容差,非理想参数,非理想的效应。

2.

BJT。先把电路用对。工作点分析,小信号分析。损耗分析

3.

MOSFET。先把参数理解对。米勒效应,开关损耗,导通损耗。

2.

电源:

1.

电源的基本拓扑,BUCK BOOST FLYBACK

2.

电源的输入电容,输出电容,电感,MOSFET的选型

3.

电源layout的关键点,电压突变和电流突变的环路

4.

电源的环路稳定性分析,补偿的方式。环路稳定性的测试

5.

纹波测量,噪声测量,line regulation 和 load regulation

3.

运放:

1.

容差分析和非理想参数的理解

2.

噪声分析和计算

3.

环路稳定性分析,补偿的方式。环路稳定性测试

4.

放大电路

5.

滤波电路

1.

SK和MFB设计高阶滤波器

2.

巴特沃斯,切比雪夫,贝塞尔的区别

6.

电流检测

4.

ADC:

1.

理解ADC的采样和保持,对Vin和Vref的影响

2.

ADC的类型和原理

3.

理解容差分析和非理想参数

4.

量化噪声,和前端OPA引入的噪声

5.

OPA和ADC接口电路的设计

6.

Vref的需求,和对应的设计。

7.

带宽限制和抗混叠

5.

EMC:

1.

理解麦克斯韦方程组

2.

理解偶极子天线和环形天线的辐射模式

3.

理解电场辐射和磁场辐射。了解远场和近场

4.

理解测试项和测试标准

5.

理解LISN或者AN的测试原理

6.

理解共模电流的环路

7.

理解常见的干扰源

8.

理解常用的整改方式

6.

信号完整性:

1.

对自己,对别人,对空间

7.

总线和原理:

1.

不是简单的一个发数据一个接受到数据就万事大吉了。要理解PHY的底层。

2.

RS485

3.

CAN:

4.

SPI

5.

IIC

6.

USB

7.

Ethernet

8.

操作系统

1.

Linux是未来。先会使用Linux,然后再看看内核,自己做驱动吧。

5. 声明

欢迎阅读我关于硬件系统的一些理解。有问题可以留言。

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