日常电子学中的高级数学?

电器工程 微控制器 数学
2022-01-12 05:50:31

所以我一直在看 MIT 6.002x 课程,它们真的很有趣,我觉得我已经很好地掌握了电路和基础知识(我毕业于 CS 学位......但 EE 也很吸引我)。

无论如何,我注意到......可能像很多人一样,很多高级数学并没有真正用于工作。它发生了……知道它总比我猜的好。但是忽略信号处理和类似的“密集”/数学重的电子子领域......你觉得你在工作中使用了多少高级数学?

我猜有人做过电路设计、微控制器编程以及他们真正会学习多少数学。

第二个问题:是否有一本涉及高级数学的书对此是必要的?或者“大多数”电子书几乎已经有了必要的东西。

4个回答

普通的普通东西大多只是基本代数,如欧姆定律,从其他两个计算频率、电阻和电容中的一个等。这里的重要技能不是数学,而是直观地理解你在做什么背后的物理。如果您可以查看原理图并感觉到电压推动和电流流动以及每个部件如何对它们做出反应,您几乎可以推导出量化事物所需的方程式。

我还发现基础物理对 EE 非常有用,至少是我所做的那种 EE,即设计小型嵌入式系统。我的工作绝不止于电路或固件。要做好这项工作,即解决问题不仅仅是让电路工作,您必须很好地掌握电路正在控制或测量的任何内容。这需要对系统及其背后的物理学有很好的理解。

您经常会发现那些了解系统并为您的控制器应该做的事情编写要求的人并没有真正了解哪些事情是合理可能的。他们想出一种解决问题的方法,然后指定一个电路来解决这个问题。换句话说,他们知道他们的世界,但不太了解你的世界。如果你能成为跨越的人(因为他们不能或不会),着眼于大局,并提出解决整体问题的更好方法,这是非常有价值的。但是,只有对系统有很好的了解才能做到这一点,这通常需要您具备良好的基本物理技能。

这带来了成为一名优秀工程师的另一项重要技能,这非常罕见。始终花时间了解您的小设计适合的更大系统,然后着眼于大局。我发现人们通常非常乐意谈论他们在系统中的部分是如何工作的,因此请四处学习。然后查看整体情况,看看你被要求做的事情是否仍然有意义,或者只是从你的小工具与之交互的那个人的角度来看,那个人只是在看他孤立的问题。您可能会认为这是一件轻而易举的事,但您会惊讶于这种情况发生的频率,尤其是在大公司。喜欢狭隘观点并只解决他们的小问题的人往往倾向于大公司。在一个大项目里有这样的人的空间,将其中一些放在正确的位置实际上很有用,但需要熟练的总工程师才能正确利用这些和所有人员。最后一部分现在非常罕见,你经常会发现 Joe Blinders 负责他不应该负责的事情。即使乔确实试着环顾四周,他也常常不知道电子产品能做什么,不能做什么。最糟糕的是,当他幻想自己是 EE 但并不真正知道自己在做什么时。

至于比普通代数更高级的数学,绝对要学会在频率空间中思考。我已经对时域进行了几次详细的频率计算,但这个概念通常很有价值。每个 EE 都需要能够可视化时域信号的频率含义,反之亦然。在这里,我不是在谈论坐下来解决傅里叶变换,而是对它有一个很好的直觉。对我来说,这来自于在大学里做详细的数学。从那以后我很少做这个数学,但它背后的理解每天都很有用。

我发现我每天主要使用简单的代数。计算功耗、电流、电阻值和热问题。对于您所说的日常实际电路设计,它更多的是关于创造性问题的解决,而不是数学。任何一天我都会选择一个优秀的调试器而不是优秀的数学家;)

话虽如此,有时它会派上用场,您可能会被要求设计一个需要更高级别数学才能理解的系统。它通常围绕一些控制、通信或信号处理问题(无论如何对我来说)。我可以想到一个例子,我正在设计一个 PWM 音频输出,但它听起来“噼里啪啦”。直到我阅读了一些论文,并使用了一些 matlab 来做一些 sincs 的总和,我才能够清理声音。

当然,我们使用的工具背后有很多高级数学,例如用于信号完整性分析、香料和其他建模的电磁场求解器。

我有朋友在研究 ASIC,他们从“数学家”那里获取算法并将它们转化为 ASIC 形式,其中涉及到相当多的数学。

您可能会在高级机器人领域找到更多物理类型的数学,但同样更多的是关于控制系统。

我敢肯定还有更多我没有想到的地方,但总的来说,我发现每天都没有那么多数学。当有的时候,我通常可以转向许多参考书之一来找到我需要的方程式。

我从事电路设计、微控制器编程和 1-1000 kW 电力电子设计。我有时会做一些非常复杂的代数来推导转换器系统增益方程。实现 A/D 值校准例程的基本代数。在给电容器充电时,需要微积分来计算通过相控整流器的平均电流。非理想电容器的恒功率放电是一个丑陋的非线性微分方程。试图分析开关模式电源中的振铃是四个非常丑陋的问题。(仍在努力。)估计高频开关模式转换器的损耗涉及几个简单的积分。

这可能是我五年来所做的大部分事情,而且我认为我做的微积分比大多数人都多。我所做的 98% 不需要复杂的数学。剩下的 2%,我可能是公司里最有能力处理的,所以这绝对是一个值得的技能。最重要的可能不是如何解决每一种可能的方程的晦涩细节。你可以看看那种东西。更重要的是理解这一切的基本概念。什么是积分?我如何使用一个?一般来说,如何设置?设置完成后,我有什么资源或需要对其进行评估?

此外,拥有这种理解会让你相信你可以计算事物,并且宇宙确实有意义。我个人觉得这种自信非常有帮助,有时甚至比方程的实际结果更有用。

我不确定上下文中的高级数学是什么意思。但是我每天都使用偏微分方程、微积分(包括线积分),并且在准备要发表的论文时,可能会有一些非常繁重的工作,有时还会使用数学来开发新的系统分析/模型。但在日常工作中,我会使用机械工程(光束弯曲)、热流、半导体建模、量子力学、光学、晶体管理论、电路理论等,所以这是一个真正的不同领域的抓包,它们惊人地相似。我现在更倾向于研究方面的事情,并被带到解决一线生产问题中的关键问题。