成为一名优秀的硬件工程师前,则先要明确自己的兴趣方向,在适合自己的领域深耕细作,更容易做出成绩。
毕竟不同的应用领域,硬件设计本身的实现方法和侧重点就是千差万别的。
电子工程的世界太广泛了,人工智能、汽车电子、医疗电子、可穿戴设备、物联网、区块连、航天工控等等,吃透一个领域就行了,找到自己感兴趣的细分领域,然后持续不断地实践学习,建立自己的品牌。
就像知乎一位答主所说的:
有的人喜欢嵌入式,就那好好钻研各种微处理器设计和网络编程,物联网的时代来了以后机会多的是;有的人喜欢信号完整性,那就努力变成HowardJohnson那样的大牛,现在电路越来越复杂,有了这个金饭碗不愁没饭吃;有的人喜欢无线射频,正好赶上未来几年5G开始爆发。
任何一个领域都需要真正的人才,这一点可放心,只要你做得足够好,就有未来。
至于一名优秀的硬件工程师,需要具备怎样的基本功?
我想告诉你的是“万变不离其宗”,搞懂了设计原理,然后确定一个方向多磨多练,做多了自然触类旁通,进阶为一名优秀的硬件工程师。
下面我们就谈一谈,一名合格的硬件工程师,需要夯实哪些基本功:
1.基本的英文阅读能力
许多国外芯片的数据手册是全英文的,芯片这一块话语权一直在外国人手里,我们要想搞懂其中的原理规则,必然要阅读或参考很多外文文献,所以基本的英文阅读能力,一定要有。
芯片的数据手册、文库,网络上就能找到的很多资源,它们基本能满足工程师们的一切需求。
前提就是,英文资料也要看得懂。
2.会用EDA(电子设计自动化)工具软件
毕业刚进入行业时,一位老师傅带我,教我的第一个道理就是:这都是你吃饭的家伙,要熟悉掌握。
画师如果没有染料和纸笔,就不能作画,再好的灵感创意也只是空中楼阁,对工程师来说,EDA就是染料和纸笔,借助它才能实现电子设计。
EDA工具软件,大致分为这三类——芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件。
知乎一大神,推荐了其常用的设计软件,小铭分享如下:
原理图设计:Orcad
PCB设计:Allegro、MentorPADS、AD、MentorEE
仿真分析:Signoisee、ADS、HFSS、Hspic
阻抗计算:Polar
不求精通,但根据需求至少要能解决实际问题,熟练使用。
3.EMC(电磁兼容性)与安规
产品的安规和EMC是一项系统工程,不只是PCB工程师的职责,也是结构工程师的职责(辐射发射、辐射抗扰度、静电)。不能仅靠在测试中整改,而应贯穿需求分析、原理图设计、PCB设计、结构设计之中。
EMC理论不像电磁场那么理论抽象,容易理解,关键就在EMC三要素,耦合路径、干扰源和敏感源。设计时,要注意分析共模电路的回流路径,或泄放路径。
EMC,指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行,并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。如果是非高频和射频设备,EMC主要是电源方面的EMI(辐射和传导)问题。
安规主要是对产品安全性方面的测试和要求,例如阻燃性、绝缘性、漏电、防尘防水等。
一名优秀的硬件工程师,在功能设计过程中,会知道如何规避这些,整体意识强。
在规模大的公司EMC与安规有专门团队负责,但一般还都是硬件工程师承担。
4.电源
硬件工程师,需对标准电路有充分认识和理解,无论板级DCDC电源还是电源适配器,在电源部门完成设计、选型和测试工作后,硬件工程师直接用即可。
关于电源你需要了解,DCDC的基本拓扑有哪些?效率与什么有关?
LDO原理是什么?设计应注意哪些参数?POE协议是否知道?
5.RF与天线
在一些公司RF与天线也有专门团队负责,硬件工程师的任务,基本就是选型。所以,作为一名合格的硬件工程师,你需要搞懂一些基本的参数,如增益、P1dB、IP2、IP3、天线的方向性等等,在选型时知道该如何考虑。
6.时钟
晶体和晶振的区别是什么?如何设计?
时钟信号关键参数有哪些?
PLL的原理是什么?环路带宽理解吗?PLL失锁的原因有什么?
时钟芯片如何选型?
7.高速信号及信号完整性
时钟的抖动有哪几类?
如何建立与保持时间?
CDR是什么?
误码率抖动的关系是什么?
EQ、预加重、去加重,都会吗?
8.小模拟电路和小逻辑电路
硬件工程师做的是系统级应用,对于二极管、三极管、MOS管和运放的特性,都要懂其奥妙,会分析问题,会设计一些电路。
三极管电平转换电路会设计吗?低温为什么就不工作了?
MOS管双向电平转换如何设计?要