最近北京的天氣也是變得異常寒冷，簡(jiǎn)直寒意滿滿。與此同時(shí)，你感受到來自各行各業(yè)的寒意了嗎?

硬件工程師，如何在如今經(jīng)濟(jì)環(huán)境下安穩(wěn)過冬或者逆流而上呢?硬件花園覺著不斷錘煉自身的技術(shù)功底是必不可少的。而且掌握的技術(shù)不僅僅要有廣度，還得追求深度!

結(jié)合硬件花園這些年的經(jīng)歷，總結(jié)了一些硬件工程師職業(yè)發(fā)展道路上常用的知識(shí)點(diǎn)。在此分享給大家，也歡迎大家加入硬件花園技術(shù)交流群討論。

電源

電源分配網(wǎng)絡(luò)PDN

對(duì)于硬件工程師或者電子工程師來說，電源是首當(dāng)其沖需要考慮的。設(shè)計(jì)電路時(shí)需要選擇合適的電源系統(tǒng)，比如電路中只有3.3V、5V還是1.8V、3.3V、5V、12V或者其他電壓。合適的電源系統(tǒng)，與成本也是相關(guān)的。在滿足功能的前提下，當(dāng)然是電源種類越少越精簡(jiǎn)，成本越低。

電源防護(hù)

任何一套電路系統(tǒng)、一個(gè)電子產(chǎn)品基本上都離不開電源，而且電源接口是電磁干擾(比如浪涌)的主要傳播路徑之一。通常的防護(hù)手段是在電源入口增加防護(hù)器件，比如TVS，壓敏電阻、氣體放電管。當(dāng)然選擇哪種或哪幾種防護(hù)器件，是需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇的。

通訊接口電路

硬件工程師必須要熟知通訊接口電路，常見的有線通訊接口，有UART、USB、RS232、RS485、RS422、I2C、CAN、1-Wire、4-20mA。串行、并行的概念需要了解。PowerBus、電力線載波也可以學(xué)一學(xué)。

一般來說，長(zhǎng)距離有線通信使用電流信號(hào);接收端采集電壓信號(hào)。原因是由于線纜存在阻抗，若用電壓信號(hào)傳輸，末端電壓無法保證!

想了解4-20mA電流環(huán)的朋友，可以看看這篇文章4~20mA電流環(huán)——過程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。

控制電路

硬件工程師還會(huì)經(jīng)常遇到需要控制某些電路或器件啟動(dòng)和停止。比如，控制電機(jī)啟停、指示燈閃亮。選擇什么樣的控制方式，首先需要分析被控器件的電氣特性，屬于阻性、感性還是容性負(fù)載，然后選擇合適的電路。比如控制電機(jī)，可能常用繼電器，但其實(shí)還可以用光耦+可控硅。相比于繼電器而言，后者沒有機(jī)械損耗。

信號(hào)調(diào)理電路

硬件工程師在開發(fā)過程當(dāng)中，很容易遇到采集某個(gè)小信號(hào)或者某種物理量的情形。這就要用到信號(hào)調(diào)理電路。把小信號(hào)模擬量放大是最基本的，提高信噪比、提高動(dòng)態(tài)范圍、溫度補(bǔ)償則是高階一些的技術(shù)。比如PD光電二極管信號(hào)的采集，就需要用到跨阻放大器，感興趣的可以參考一文搞懂高速TIA跨阻放大器設(shè)計(jì)。

還有，采集電流信號(hào)也是硬件工程師常用的一種信號(hào)調(diào)理電路。比如高側(cè)電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。

EMC電磁兼容

硬件工程師肯定對(duì)電磁兼容不陌生，諸如浪涌、傳導(dǎo)、脈沖群、輻射，這些測(cè)試項(xiàng)目是每個(gè)產(chǎn)品都需要測(cè)試到的。EMC其實(shí)包括兩個(gè)方面EMS電磁抗擾度和EMI電磁干擾。具體內(nèi)容可以參考這篇EMC電磁兼容基礎(chǔ)知識(shí)篇(一)。

PCB相關(guān)

“1mm銅箔，1盎司銅厚，最大能通過的電流是多少?”這個(gè)問題，經(jīng)常被面試官問道。究竟是多少呢?

一方面我們可以通過下面的公式計(jì)算，I=KT0.44A0.725

K為修正系數(shù)，一般覆銅線在內(nèi)層時(shí)取0.024，在外層時(shí)取0.048，T為最大溫升，單位為攝氏度(銅的熔點(diǎn)是1060℃)，A為覆銅截面積，單位為mil2

(不是毫米mm，注意是squaremil)。

另一方面，還可以用軟件計(jì)算，比如Saturn PCB Toolkit 。 從這篇文章可以免費(fèi)下載，免費(fèi)又好用的PCB參數(shù)計(jì)算神器——Saturn PCB Toolkit。

結(jié)語(yǔ)

硬件工程師需要掌握的知識(shí)點(diǎn)包括但不局限于上面所羅列的。不過，硬件花園希望能為各位硬件小伙伴安穩(wěn)過冬提供一些幫助。歡迎交流學(xué)習(xí)!

審核編輯：湯梓紅