Продвинутая математика в повседневной электронике? [закрыто]

Так что я смотрю классы MIT 6.002x, и они действительно интересны, я чувствую, что хорошо разбираюсь в схемах и основах (я закончил со степенью CS ... но EE мне тоже нравится).

В любом случае, я заметил, что, вероятно, многим людям нравится то, что большая часть математики не используется на работе. Это случается ... лучше знать, чем не думаю. Но не учитывая обработку сигналов и аналогичные "интенсивные" / математические тяжелые подполя электроники ... насколько продвинутая математика, по вашему мнению, вы используете на работе?

Я полагаю, кто-то, кто занимался проектированием схем, программированием микроконтроллеров и тому, сколько математики они действительно получили бы.

И второй вопрос: есть ли книга, которая входит в Advanced Math, которая необходима для этого? или «большинство» книг по электронике в значительной степени уже имеют то, что необходимо.

Обычные обычные вещи - это в основном просто базовая алгебра, такая как закон Ома, вычисление одной частоты, сопротивления и емкости из двух других и т. Д. Важный навык здесь - не столько математика, сколько интуитивное понимание физики, лежащей в основе того, что вы делаете. Если вы можете посмотреть на схему и почувствовать, как растут напряжения и текут токи, и как каждая из частей реагирует на них, вы можете в значительной степени вывести уравнения, необходимые для количественной оценки.

Я также считаю, что базовая физика очень полезна для ЭЭ, по крайней мере, для той ЭЭ, которую я делаю, которая разрабатывает небольшие встроенные системы. Моя работа никогда не заканчивается только схемой или прошивкой. Чтобы правильно выполнить работу, то есть решить проблему, а не просто заставить схему работать, вы должны хорошо понимать, что именно контролирует или измеряет схема. Это требует хорошего понимания системы и физики, стоящей за ней.

Слишком часто вы обнаруживаете, что люди, которые знают систему и написали требования к тому, что должен делать ваш контроллер, не совсем понимают, что возможно. Они придумывают одно средство для решения проблемы, а затем определяют схему для этого. Другими словами, они знают свой мир, но не очень хорошо знают ваш. Это очень ценно, если вы можете быть единственными, кто может достичь (потому что они не могут или не захотят), взглянуть на общую картину и предложить лучший метод решения общей проблемы. Тем не менее, вы можете сделать это, только если у вас есть хорошее понимание системы, которая обычно требует хороших базовых физических навыков с вашей стороны.

Это воспитывает еще один важный навык быть хорошим инженером, что удивительно редко. Всегда находите время, чтобы понять, в какую большую систему вписывается ваш маленький дизайн, а затем посмотрите на общую картину. Я нахожу, что люди, как правило, более чем счастливы рассказать о том, как работает их часть системы, так что изучите ее. Затем посмотрите на общую картину и посмотрите, имеет ли смысл то, что вас просили сделать, или только с точки зрения одного парня, с которым взаимодействует ваша штуковина, и тот парень только смотрел на свою изолированную проблему. Вы можете подумать, что это легко, но тогда вы будете удивлены, как часто это происходит, особенно в крупных компаниях. Тип людей, которые любят узко смотреть и работать только над своей маленькой проблемой, имеют тенденцию тяготеть к крупным компаниям. Есть место для таких людей в большом проекте, наличие нескольких из них в нужном месте на самом деле полезно, но требуется квалифицированный главный инженер, чтобы правильно использовать их и всех людей. Эта последняя часть очень редка в наше время, и вы часто найдете Джо Блиндерса, отвечающего за вещи, которыми он не должен быть. Даже если Джо пытается немного осмотреться, он часто не знает, что может и не может сделать электроника. Хуже всего, когда он воображает себя ЭЭ, но на самом деле не знает, что делает.

Что касается более продвинутой математики, чем обычная алгебра, определенно научитесь мыслить в частотном пространстве. Я несколько раз делал подробные расчеты по частоте в / из временной области, но эта концепция часто полезна. Каждое EE должно иметь возможность визуализировать, как влияет частота на сигнал во временной области, и наоборот. Здесь я не говорю о том, чтобы сидеть и решать преобразования Фурье, но имею хорошее интуитивное понимание этого. Для меня это связано с детальной математикой в ​​колледже. С тех пор я делал эту математику очень редко, но понимание этого полезно каждый день.

Я считаю, что я использую в основном простую алгебру изо дня в день. Расчет потребляемой мощности, токов, значений резисторов и тепловых проблем. Для повседневного практического проектирования схем, о котором вы говорите, это скорее творческое решение проблем, чем математика. Я бы взял парня, который был хорошим отладчиком любого хорошего математика в любой день;)

При том, что бывают дни, когда это пригодится, вас могут попросить разработать систему, которая требует более высокого уровня математики для понимания. Обычно это связано с какой-то проблемой управления, связи или обработки сигналов (во всяком случае, для меня). Я могу вспомнить один пример, когда я проектировал аудиовыход PWM, но он звучал «хрипло». Только когда я прочитал некоторые бумаги и использовал Matlab, чтобы сделать какую-то сумму, я смог очистить звук.

Конечно, за инструментами, которые мы используем, есть много продвинутой математики, такой как решатели электромагнитных полей для таких вещей, как анализ целостности сигнала, специи и другое моделирование.

У меня есть друзья, работающие над ASIC, которые берут алгоритмы у "математических парней" и переводят их в форму ASIC, там немало математики.

Вы, вероятно, найдете больше математики типа физики в секторе передовой робототехники, но опять же, это больше о системах управления.

Я уверен, что есть еще много мест, о которых я не думал, но в целом я нахожу, что каждый день не так много математики. Когда есть, я обычно могу обратиться к одному из многих справочников, чтобы найти уравнение, которое мне нужно.

Я занимаюсь проектированием схем, программированием микроконтроллеров и проектированием силовой электроники мощностью 1-1000 кВт. Я сделал довольно сложную алгебру, чтобы время от времени выводить уравнения усиления системы преобразователя. Основная алгебра для реализации процедур калибровки для значений A / D. Исчисление было необходимо для расчета среднего тока через фазоуправляемый выпрямитель при зарядке конденсатора. Разряд с постоянной мощностью неидеального конденсатора был большим уродливым нелинейным дифференциальным уравнением. Попытка проанализировать звонки в режиме переключения была четырьмя большими уродливыми. (Все еще работаем над этим.) И оценка потерь в высокочастотном преобразователе с переключением режимов включала пару простых интегралов.

Это, вероятно, большая часть того, что я сделал за пять лет, и я понял, что делаю больше исчислений, чем большинство. 98% того, что я делаю, не требует сложной математики. Остальные 2%, я, наверное, лучше всех экипирован в компании, так что это определенно стоящий навык. Что наиболее важно, вероятно, не неясные детали того, как решить все возможные уравнения. Вы можете посмотреть такие вещи. Что важнее, так это понимание основных концепций всего этого. Что такое интеграл? Как я могу использовать один? Как, вообще, один настроен? И какие ресурсы у меня есть или нужно, чтобы оценить его после его настройки?

Кроме того, наличие этого понимания дает вам уверенность в том, что вы можете вычислять вещи и что вселенная действительно имеет смысл. Я лично нахожу такую ​​уверенность очень полезной, иногда даже больше, чем фактические результаты уравнений.

Я не уверен, что подразумевается под продвинутой математикой в ​​контексте. Но я ежедневно использую PDE, исчисление (включая линейные интегралы), и при подготовке работ для публикации могут быть некоторые очень тяжелые занятия, а иногда и математика для разработки нового анализа / моделей систем. Но изо дня в день я буду использовать машиностроение (изгиб пучка), тепловые потоки, моделирование полупроводников, квантовую механику, оптику, теорию транзисторов, теорию цепей и т. Д., Так что это настоящий мешок с различными областями, которые удивительно похожи. Сейчас я склонен больше ориентироваться на исследовательскую сторону, и меня привлекают для решения критических проблем в передовых производственных задачах.

Ученые и инженеры, которые разработали части, которые мы собрали, позаботились о большей части продвинутой математики, поэтому во многих случаях продвинутая математика не нужна с нашей стороны. Мы строго занимаемся инженерной стороной вещей, где не всегда нужна сложная математика, потому что они уже позаботились об этом и предоставили нам необходимые данные для взаимодействия всех частей.

Если кто-то хотел остаться вовлеченным в продвинутую математику, вы, скорее всего, будете использовать его в транзисторах и ИС, чем спаять эти части вместе, чтобы сделать цепь.