Просунута математика у щоденній електроніці? [зачинено]


11

Тож я спостерігав за класами MIT 6.002x, і вони дуже цікаві, я відчуваю, що я добре зрозумів схеми та основи (я закінчила ступінь CS ... але EE звертається і до мене).

У будь-якому разі я помітив .... напевно, як і багато людей, що багато передової математики насправді не використовується на роботі. Буває ... краще це знати, ніж не здогадуюсь. Але залишаючи обробку сигналів та подібні "інтенсивні" / математичні важкі підполі електроніки .... наскільки Advanced Math ви відчуваєте, як використовуєте на роботі?

Я думаю, хтось, хто займався дизайном мікросхем, програмуванням мікроконтролерів, і таким чином, скільки математики вони б дійсно потрапляли.

І друге запитання: чи є книга, яка переходить у просунуту математику, яка необхідна для цього? або у більшості книг з електроніки вже є все необхідне.


2
Єдина математика, яку я використовую, коли мова йде про поточні розрахунки та відведення тепла ...
Swanand

2
Під час роботи з дизайном електроніки мені не доводилося використовувати будь-яку просунуту математику в більшості своїх щоденних занять. Але при нагоді з'явиться щось, що цього вимагало. Тож добре мати вищі знання з математики - ще один її інструмент, якого багато людей не мають. Існує нескінченний світ математики, хоча я б почав з вірогідності та PDE. Крім того, навіть якщо ви просто займаєтеся програмою схеми та MCU, багато разів ціль того, що ви будуєте, - це вимірювання різних явищ, і для цього знадобиться певна математика, щоб створити відповідну систему зондування.
геометрика

1
що ви маєте на увазі під «просунутою математикою»? Трохи підрахунку, що знаходиться в класах MIT 6.002x, для мене не настільки просунуте, щонайменше. BTW, я теж CS;)
miceuz

3
Я виявив, що дизайн електроніки - це 40% пошукових каталогів та таблиць деталей та 40% діаграм подвійної перевірки із лише трохи фактичної математики в середині.
pjc50

1
Більше знань завжди краще. Якщо у вас є час і мотивація, чому б ні? Коли у нас буде більше інструментів, ми можемо будувати більше і кращі речі!
m3dl

Відповіді:


21

Звичайна загальна річ - це лише основна алгебра, як, наприклад, закон Ома, обчислення частоти, опору та ємності з двох інших тощо. Тут важливим вмінням є не стільки математика, скільки інтуїтивно зрозуміле фізика, за якою ти займаєшся. Якщо ви можете подивитися на схему і відчути напругу, що проштовхується, і струми, що протікають, і як кожна з частин реагує на них, ви можете отримати великі рівняння, необхідні для кількісної оцінки речей.

Я також вважаю, що основна фізика дуже корисна для ЕЕ, принаймні того типу EE, який я роблю, який проектує невеликі вбудовані системи. Моя робота ніколи не закінчується в ланцюзі або прошивці. Щоб правильно виконати завдання, яке полягає в тому, щоб вирішити проблему, а не зробити так, щоб схема працювала, ви повинні добре зрозуміти, що схема контролює або вимірює. Це вимагає хорошого розуміння системи та фізики, що знаходиться за нею.

Занадто часто ви зустрічаєте людей, які знають систему та написали вимоги до того, що повинен робити ваш контролер, насправді не розуміють того, що можливо зробити. Вони придумують один спосіб вирішити проблему, а потім вказують схему для цього. Іншими словами, вони знають свій світ, але не знають вашого дуже добре. Це дуже цінно, якщо вам вдасться доїхати до місця (оскільки вони не можуть чи не бажають), подивіться на загальну картину та запропонуйте кращий метод вирішення загальної проблеми. Однак ви можете це зробити, лише якщо добре розумієте систему, яка, як правило, вимагає хороших базових фізичних навичок з вашого боку.

Це виховує ще одну важливу навичку бути хорошим інженером, що напрочуд рідко. Завжди знайдіть час, щоб зрозуміти більшу систему, в яку підходить ваш маленький дизайн, а потім подивіться на велику картину. Я вважаю, що люди зазвичай більш ніж раді говорити про те, як працює їхня частина системи, тому йдіть і вивчайте це. Потім подивіться на загальну картину і подивіться, чи є те, що вас попросили зробити, все-таки має сенс або тільки з точки зору того хлопця, з яким ваша інтерфейс взаємодіє, і той хлопець лише дивився на свою окрему проблему. Ви можете подумати, що це не маніпулятор, але тоді ви здивуєтеся, як часто це відбувається, особливо у великих компаніях. Тип людей, які люблять зайняти вузьку точку зору та працювати лише над своєю маленькою проблемою, як правило, тяжіють до великих компаній. У великому проекті є місце для таких людей, наявність декількох з них у потрібному місці насправді корисна, але для належного використання цих та всіх людей потрібен кваліфікований головний інженер. Ця остання частина в наші дні дуже рідкісна, і ви часто знайдете Джо Бліндерса, який відповідає за речі, якими він не повинен бути. Навіть якщо Джо намагається трохи озирнутися, він часто не знає, що може зробити електроніка, і що не може легко зробити. Найгірше, коли він уявляє себе ЕЕ, але насправді не знає, що робить.

Наскільки більш розвиненою математикою, ніж звичайна алгебра, безумовно, навчитися думати в частотному просторі. Я кілька разів робив детальну частоту до / з обчислення доменних часів, але ця концепція є цінною часто. Кожен ЕЕ повинен мати можливість візуалізувати, які частотні наслідки мають сигнал часової області, і навпаки. Тут я не говорю про те, щоб сісти і вирішити перетворення Фур’є, але про те, щоб мати це добре інтуїтивно. Для мене, що прийшов з того, щоб робити детальну математику в коледжі. Я з цього часу займався математикою лише рідко, але розуміння за нею корисне щодня.


Чи не заперечуєте ви пройти детальну інформацію про деякі фізики, якими ви користуєтесь? (не потрібно конкретизуватись ... просто деякі загальні речі)

1
@Sauron: Я консультант, тому працюю над широким спектром продуктів у багатьох галузях та ринках. Прикладів було багато. Розуміння чогось про промені електронного пучка допомогло дуже багато в ідеях щодо контролера рентгенівської трубки. Зрозуміти щось із плавним потоком допомогло в ланцюзі регулятора тиску. Розуміння людського зору було корисним для дизайну знаків LED. Польотна фізика була дуже корисною для симулятора літака. Все це насправді було поза моєю конкретною проблемною областю, але уявлення про інші сфери були дуже цінними.
Олін Латроп

11

Я вважаю, що використовую здебільшого просту алгебру щодня. Розрахунок споживання електроенергії, струмів, значень резистора та теплових питань. Для щоденного практичного дизайну схем, як ви говорите, це швидше творче вирішення проблем, ніж математика. Я б взяв хлопця, який був хорошим налагоджувачем над хорошим математиком будь-якого дня;)

Якщо говорити, що є дні, коли це стане в нагоді, вам можуть попросити розробити систему, яка вимагає математики вищого рівня, щоб зрозуміти. Зазвичай це навколо якоїсь проблеми управління, зв'язку чи обробки сигналів (для мене все одно). Я можу придумати один приклад, коли я розробляв ШІМ-аудіо вихід, але це звучало "тріскуче". Тільки до того, як я прочитав деякі документи, і я використав деякий матлаб, щоб зробити якусь суму синксів, що я зміг очистити звук.

Звичайно, за інструментами, якими ми користуємося, є багато просунутої математики, наприклад, розв'язувачі поля ЕМ для таких речей, як аналіз цілісності сигналів, пряність та інше моделювання.

У мене є друзі, які працюють над ASIC, які беруть алгоритми у "хлопців з математики" і вкладають їх у форму ASIC, там є чимало математики.

Напевно ви знайдете більше математики типу фізики в просунутому секторі робототехніки, але знову ж таки це стосується систем управління.

Я впевнений, що є багато інших місць, про які я не думав, але загалом я вважаю, що кожного дня не так багато математики. Коли є, я зазвичай можу звернутися до одного з багатьох довідників, щоб знайти потрібне мені рівняння.


6

Я займаюся дизайном схем, програмуванням мікроконтролерів та потужністю електроніки потужністю 1-1000 кВт. Я зробив кілька досить складних алгебр для отримання рівнянь посилення конвертерної системи в рази. Основна алгебра для реалізації процедур калібрування для значень A / D. Обчислення було потрібно для обчислення середнього струму через фазово-керований випрямляч під час зарядки конденсатора. Розряд постійної потужності неідеального конденсатора був великим потворним нелінійним диференціальним рівнянням. Спробували проаналізувати дзвінки в режимі комутації, було чотири великі негарні. (Продовжую працювати над цим.) І для оцінки втрат у високочастотному перетворювачі режиму комутації було передбачено кілька простих інтегралів.

Це, мабуть, більшість того, що я зробив за п’ять років, і я збираюсь, що я роблю більше обчислення, ніж більшість. 98% того, що я роблю, не вимагає складної математики. Інші 2%, я, мабуть, найкраще оснащений в компанії для обробки, тому це, безумовно, гідний навик. Найважливіше - це, мабуть, не маловідомі деталі, як розв’язати всі можливі види рівнянь. Ви можете подивитися такі речі. Що важливіше - розуміння основних понять всього цього. Тільки що є інтегралом? Як я можу скористатися ним? Як взагалі складається одна установка? І які ресурси я маю чи потребую, щоб оцінити їх після створення?

Крім того, розуміння цього дає впевненість у тому, що ви можете обчислити речі, і що Всесвіт справді має сенс. Мені особисто здається, що така впевненість дуже корисна, іноді більше, ніж фактичні результати рівнянь.


4

Я не впевнений, що розуміється під розвиненою математикою в контексті. Але щодня я використовую PDE, обчислення (включаючи лінійні інтеграли), і при підготовці робіт до публікації може бути дуже важкий підйом, а іноді і використання математики для розробки нових аналізів / моделей систем. Але щодня я буду використовувати машинобудування (вигин пучка), тепловий потік, моделювання напівпровідників, квантову механіку, оптику, теорію транзисторів, теорію ланцюгів тощо, так що справжній мішок захоплення різних полів, які дивно схожі. Зараз я схильний більше орієнтуватися на дослідницьку сторону речей і мене припускають для вирішення критичних проблем, пов'язаних з виробничими проблемами.


2

Більшу частину передової математики опікувались вченими та інженерами, які розробили деталі, які ми зібрали, так що передова математика з нашого боку не потрібна. Ми суворо займаємось інженерною стороною речей, де передова математика не завжди потрібна, тому що вони вже подбали про це і надали нам необхідні дані для взаємодії всіх частин.

Якщо хтось захотів брати участь у передовій математиці, ви, швидше за все, використовуєте його в дизайні транзисторів та ІС, ніж спаяти ці частини разом, щоб скласти ланцюг.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.