序
不懂硬件的人会觉得硬件深不可测。“他为什么要换几个电阻和电容来调节？我好久都没得到？”“哦，那要看经验”，但什么是经验呢？我无法形容，但我就是不明白。
正是这种崇拜心理，才能引发你的好奇心，不断学习。这也是成为工程师的首要条件，但远远不够。你需要一条可供参考的学习路线，加上99%的汗水和1%的灵感。
硬件设计可以说是无所不包，涉及的知识量巨大。而且，一个电路的一个小错误都可能导致整个系统的故障。所以搞硬件的人，思维要非常缜密，这种思维要靠后期的学习来培养，不是说入门前就否定了自己。
今天我们就来介绍一下硬件设计的学习路线。
一、基础理论文章
1、高等数学和线性代数。这里重点讲微积分和矩阵，因为这两个东西在后面的课程中会用到很多，是基础的基础。
2、大学物理。其实高中的时候已经学了很多东西，重点是电阻电容电感的特性和发电原理，其中麦克斯韦方程组会用到射频和微波。
3、电路分析基础。其实电路基础的理论并不难，但是有些抽象的东西，比如可控源(其实是三极管)，暂时还不能很好的理解，所以我得回去学完模拟电学再看一遍。这里的重点是掌握戴维宁定理，否则后面就没有规律了。
4、模拟电子技术这是电子专业的核心基础课，至少要学三遍。况且光靠努力学习是不够的，还得配合Multisim仿真软件才能学好(后面会介绍练习部分)。如果说《电路基础》和《高数》中的答案是清晰的、唯一的，那么《模拟电学》中的答案就会是不清晰的、多样化的。需要在实践中权衡取舍，一定要改变之前的思维，否则后面就无法可依了。这门课都很重要，但是学了之后除了抄书上的电路还是什么都不会，因为需要其他知识一起用。这里不得不提一下器件特性的概念，没有它电路设计的大门是打不开的，但由于篇幅有限，后面会写文章介绍。
5、数字电子技术。这门课比模拟电学简单多了。它将三极管内置到各种门电路和触发器中，从而直接应用数学知识。同时也是FPGA的必备条件，是硬件工程师向算法工程师(与计算机算法有很大区别)转变的基础。这门课都很重要，但是要真正掌握它，还是要学习FPGA。
6、电力电子技术。这里所说的晶闸管、IGBT、功率MOS晶体管都是应用在高压领域的器件，是开关电源的前提条件。可以说电源是硬件设计中最关键的部分，一个电源设计的好不好直接影响到整个系统能否正常工作。其中整流、逆变、升压和降压电路应重点掌握。
二、中级理论文章
1、复变函数。这门课和高等数学中的微积分一样，都是数学工具。复数信号在物理上是不可能的，但是为什么需要复数呢？诚然，正弦波(包括余弦，下同)有三个要素：振幅、频率和相位。如何在一个图形上表示幅度和频率的关系或者相位和频率的关系(这是方便观察和分析所必需的)？这就需要用到复数，其中I或J(因为电流的符号是I，所以改成J以免混淆)代表方向，对应的是极坐标的矢量。我们可以把一个复数转换成一个模式和一个径向角度。假设模式是时钟的秒针，径向角度是秒针的旋转角度。秒针旋转一次，就是一个圆，这个圆的点在直角坐标系中按照它们出现的时间顺序重画，就是一个正弦波。这意味着复数可以代表一个正弦波的三个要素，振幅是模式(秒针的长度)，相位是秒针旋转的角度，频率是秒针旋转的速度。想想看，如果用实数来表示一个正弦波的三要素，是不是很麻烦？这里我们重点讨论留数和保角映射。
2、信号和系统。本课程的内容是介绍如何用数学建模来描述电路。什么是信号？LED灯的开与关，扬声器发出的声音，天线感应出的电磁波，以及其他具有实际用途的信息载体(包括声、光、电、热等。)都是信号。什么是系统？即处理信息载体的东西(包括放大器、传输设备等。).系统是一个比较抽象的概念，可大可小，小到三极管，大到无线收发机。这些都要根据实际需要来确定，不能一概而论。这门课是重点。
3、自动控制原理。自动控制原理是信号与系统的姐妹学科。本文介绍了如何通过数学建模来分析电路，主要是分析电路的稳定性。其中波特图和PID都是需要重点掌握的。学完这门课，你就可以用知识去分析一些用运算放大器，用KCL和KVL仍然难以解决的复杂电路。
4、高频电子电路。高频是模型电的非线性部分。你会发现高频里面很多内容和模拟电学里面的内容差不多，有放大器，振荡器，功率放大器，但是这些电路用在更高的频段，所以分析方法不一样。当模拟电子基础比较扎实的时候，再学这门课也不难，因为它是模拟电子本身的拓展，而不是一个全新的领域。这门课是重点，至少要学三遍。
5、单片机。现在很少使用CPU的硬件电路，单片机是最简单的CPU，所以需要掌握单片机。其中单片机的接口电路也相当考验你的硬件技能。
6、电子测量技术。硬件制造商经常要和仪器打交道，学习测量技术。他们一方面可以让你更熟练的使用仪器，另一方面也可以做一些测量电路(可以用单片机在物联网领域)。这里会有很多新的设备，大部分是传感器。当然重点是电气特性。这门课不难，关键是多做实验。
三、高级理论
1、信号完整性分析。可以说硬件工程师最大的敌人就是干扰。要解决这些干扰，就要做好电磁兼容设计，学好这门课，才能画出性能更好的PCB。
2、开关电源。学习设计电源电路，为自己的电路系统匹配合适的电源，解决电源完整性问题，对硬件工程师的建模能力也是相当考验的。
3、射频电路设计。随着科技的发展，电路的工作频率会越来越高，会带来各种各样的问题，所以要学会设计射频电路
5、集成电路原理及应用。可以说几乎每个电路板都会用到芯片，所以学习芯片的制造技术会大大提高你的硬件水平。
举个简单的例子，数字电位器中的电阻是由MOS管组成的有源电阻。必须通电才能显示电阻的特性。如果只用模拟电学的知识，就无法理解这种现象。
四、摘要
如果你觉得有那么多书，你不可能全部读完。那就是从静态的、片面的角度来分析问题。其实上节课介绍的课那么多，很多内容都差不多。比如数字电学中的移位寄存器就是单片机中的串行收发器。模拟电路中的放大器和振荡器仍然在高频和射频讨论，只是分析方法略有不同。
高频的AM，FM，PM，说到通信原理还是要讲的。此外，还提出了几种类似的更简单的调制方法，如ASK、FSK和PSK。电力电子技术中的DC斩波电路是开关电源的内容，但它只是扩展了一些内容。
