新手如何快速入门电子电路

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大家好,经常会收到一些观众的私信,问我应该怎么样去入门硬件,或者说能不能推荐本书什么的。一般来说呢,想要入门硬件的原因无非就两种,第一个是出于兴趣爱好,想自己做点什么东西玩玩,第二个呢,是想找一份硬件相关的工作。我相信在提出这个问题之前,很多的观众已经做了一些尝试了,比如说翻看这本经典的电子书籍,又或者说是跟着网上的教程,尝试着做了一些简单的电子制作,但是呢,总觉得不得劲,有一种隔靴搔痒的感觉。

如何成为一个合格的电子工程师

虽然看过书了,但是可能连三极管是怎么用的都不知道,虽然把网上的开源项目做了出来,但是既不知道这个电路为什么要这么设计,出了问题也不知道应该如何去修理。另外的话,虽然有一些电子基础知识,大概能看明白,但是又有很多的困惑,同时又觉得这些知识点很琐碎,没有办法把前后的知识串起来,面对这么多问题,你就会觉得硬件入门非常困难。

新手常见的三个问题

今天我就打算专门跟大家来聊一下要如何入门硬件这个话题。首先让我们来看一下所谓的入门硬件到底需要学习哪些东西。其实刚才说了,入门硬件无非就是为了做些东西嘛,不管是出于兴趣还是为了工作,都是要做一个电路出来。那么我们可以通过分析一些常用的电路板,看看上面都有些啥,来确定我们需要学习什么知识。比如说大家比较感兴趣的无刷电机驱动板,平衡小车的控制板,或者说IOT设备的控制板之类的。其实你仔细看的话,这些电路板上的东西可以有两种分类方法,第一种是按照元器件种类分,有电阻、电容、电感、二极管、三极管、MOS管、集成电路这些东西。第二种是按照功能区分,有电源电路、单片机电路、电机驱动电路、传感器电路等等,当然这些功能电路都是由上面的元器件组建出来的。其实不管是元器件还是功能电路,常见的就那么几种。所以这么看下来,我们想要入门硬件,无非就是要搞明白这些基础元器件的原理以及如何利用他们。搭建出这些功能电路,那么问题就来了,我们应该怎么样去学习呢?首先我要指出三个大家在自学过程中可能会遇到的问题。

第一个问题是对教科书有着不切实际的幻想。一般来说,我们想要学习一个新的知识,大部分人的第一反应就是去看书。电子电路最经典的书籍就是这三本了,这三本书基本上涵盖了常见的元器件介绍,其中模拟电路更是经典中的经典,所以大家会觉得只要把模拟电路学好了,硬件就算入门了。但是教科书的问题就在于,它虽然很全面,也很严谨,但是写的很枯燥,而且缺乏应用部分的介绍,所以你会发现很难坚持把这本书看完,即便勉强看完了,也不知道重点在哪里,更不要说实际应用中怎么去用了,事实上绝大部分人都不是靠着看教科书入门硬件的。

第二个问题是学习方法的问题,很多人会觉得电容、三极管这种基础的元器件看着要比集成电路简单得多,所以觉得应该先去学习这些基础。的元器件,然后就不停的去看电容的知识,结果发现这个坑非常的大,很多地方都需要用到电容,不同的地方电容有不同的特性,什么隔直流、通交流啦、储能啊、滤波啊,容抗啊之类的,再加上还有电解电容、钽电容、陶瓷电容之类的区别,原本可能只是想单纯的学习一个电容的知识,结果却发现需要先学习很多别的知识才能把电容搞明白,然后就彻底从入门到放弃了。

第三个问题是缺乏实践,很多新手可能手头连个万用表都没有,也不会焊接电路,这样的话其实是很难入门硬件的,我觉得学习电子电路最重要的就是实践了,只要不去碰一些有危险的电路,例如锂电池,伏交流电源,基本上就是随便折腾实践的过程,也是帮你找问题和验证猜想的过程。

学习重点硬件学习版图

知道了问题的所在,接下去就让我们来看一看应该怎么样正确的去学习。我简单的画了一个硬件学习的版图,下层是基础元器件,上层是应用电路,其中单片机电路比较特殊,我就特别标注出来了,第一步肯定是要学习这些基础元器件的,但是呢,刚才也说了,这些基础元器件其实每一个的坑都很深,所以我们不能指望一下子就把他们全部搞明白了,也做不到。说实话,我到现在也不敢完全说把MOS管给搞明白了。比较合适的学习方法是一遍一遍的学习,一般来说,第一遍学习只需要知道大概这些元器件有什么用就可以了,目的是让你以后遇到了问题知道去哪里看书。当然在这个学习的过程中需要配合一些实践的练习。学习资料的话,主要推荐这三本书,以他们为主,看不明白的地方以及需要实践的部分可以去网上找资料看。第二步我就建议直接开始学习单片机知识了。你可能会好奇,单片机看上去那么复杂,还需要编程,为什么要先学习它呢?原因主要有以下几个,虽然单片机包含的知识很多,但是可以买到现成的开发板,这些开发板的意义就是给了你一个正确的开发环境,即便是零基础的新手照着教程也可以很快速的上手,这样你就可以理论结合实际来学习,而且也不会很枯燥。第二个原因是因为有很多的DIY项目,其实都是由一个单片机加一堆外设电路组成的。我们知道滚雪球需要一个核心,那单片机就是这个核心,学会了基本的单片机操作,你就可以一点一点的去学习外设电路。

那我们应该怎么去学习单片机呢?我经常也会收到私信问我学51单片机好还是STM32单片机好,或者是问要如何学习STM32单片机?其实我觉得这些问题都是有问题的,如果真的搞明白了单片机原理,不管是51还是STM32,又或者是ESP32,其实都是一样的。一般来说,学习单片机需要从软硬件两个方面入手,硬件层面的话主要是微机原理和单片机原理这两本书,一开始的话需要搞明白什么是SPI与uart12c之类的接口,以及中断计数器、ADC这样的功能部件。软件层面的话需要了解一些基础的汇编知识,学习C语言,再深入一些就是了解代码是怎么编译的,学习一下freertosrtthread这种实时操作系统的原理。相比于基础的元器件知识,单片机的教程可以说满大街都是,大家可以随意选择。第三步就是开始逐个的学习功能电路,功能电路和基础元器件可以说是相辅相成的,学习功能电路需要基础电路的知识,同时学习功能电路也可以更好的帮助你了解基础元器件的知识。

DCDC电路

我以常见的DCDC电路举例,里面就至少包含了电阻、电容、电感、二极管、MOS管这些基础的元器件,所以如果你能搞明白DCDC电路的原理,这些元器件也就算入门了。一般在学习的过程中,你会一遍一遍的去翻看这些元器件的知识,每一次翻看都会有全新的认知,这种感觉还是蛮不错的。而且基本上当你搞明白了一种功能电路,其他的很多功能电路学起来也比较轻松了,例如无刷电机驱动电路,其实和DCDC电路本质上就没有什么区别。那以上就是我认为的入门硬件的方法。

简单的总结一下,第一步是快速的学习一下基础元器件的知识,第二步是学习单片机的知识,第三步是学习常见功能电路的使用。学习的过程中一定不要尝试一次把一个知识点吃透,要分多次来回循环学习,同时一定要多动手,多实践。另外在学习的过程中,你也要穿插着学习一些其他知识,例如示波器的使用、焊接,如何看懂数据手册以及PCB画图软件的使用等等。最重要的是要保持对电子电路的兴趣和热爱,这样你才能在这条道路上走得很远。



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