從歐姆定律啟航

電子技術涉及到的理論和應用知識方方面面非常衆多，其實必須掌握的隻有歐姆定律這個初中就已經學過的公式：U＝I×R，稍稍擴展一下：P＝U×I。歐姆定律已經能夠解決多數常規電子電路設計中的分析、計算問題，即使很多嚴格來講需要涉及到高等教育内容和使用高等數學工具的問題，也往往能夠使用歐姆定律來進行工程近似計算。另外必須掌握的還有電阻、電容的串并聯計算方法，這些也都是中等教育的内容，也就是說，一個隻接受過九年義務教育的人，應該已經具備了成為電子工程師所需的知識基礎。

用歐姆定律寫作業、答試卷，相信是每一個讀到本文的讀者都經曆過的，但不是每個人都真的會應用歐姆定律，事實上絕大多數沒入門的初學者都不會。為什麼我會做出這樣的判斷？

論壇上經常可以見到這樣的問題：485總線的偏置電阻應該選多少？7805的輸出電流不是1A麼，怎麼我的才輸出100mA就燙的不行了？等等……這些都是典型的不會應用歐姆定律的案例。對于第一個問題，知道了電源電壓和485總線規定的200mV邏輯門限電平，同時知道總線終端電阻的并聯阻抗是60歐姆（兩個120歐姆電阻并聯的結果），剩下的就是用歐姆定律計算在當前電源電壓下，在60歐姆上串聯多大的電阻能使60歐姆阻抗上的分壓大于等于200mV，然後除以2分成兩個電阻問題即可解決，難度也就是初三物理課後作業的水平。那個7805燙手的問題更簡單，根據輸入輸出壓差，也就是落在7805上的電壓再乘以7805的輸入電流即可得到7805的耗散功率，燙手是否正常立刻可知。如果弄明白了怎麼應用歐姆定律，這類問題根本就沒有任何難度，要養成的習慣僅僅是遇到實際問題時有意識的去考慮應用簡單的理論計算來找尋答案。

當今的電子電路設計以嵌入式數字電路為主，絕大多數這方面的應用設計并不涉及到高頻、大功率或微弱信号的處理，也不會有很多複雜的回路，因此電路設計中的理論計算主要依靠歐姆定律就可以了。至于那些需要更多更深層次理論計算的應用，可以在遇到時再臨時補課，比如歐姆定律的“升級”基爾霍夫定律、戴維南定律等等，凡是接受過理工科高等教育的讀者，對這些定律的名稱都不會陌生，這裡同樣要學會的是如何應用理論公式來解決實際問題。

在實踐中，其實隻要稍稍注意一下“解題”的方法，也就是說在解決實際問題時的意識和思路，那麼真正掌握歐姆定律的應用并不是什麼難事，剩下的就是學習和積累相關的專業知識了，那麼該關注的重點都有哪些呢？

在大學裡該重點學些什麼

歐姆定律隻是中等教育的内容，理工科高等教育的内容主要集中在兩個方面：一是更高層次的數學工具和理論知識，二是專業方向所涉及的專業知識。這裡，我主要跟大家聊一下作為電子工程師該重點關注和學好的專業課程。

首先，最最重要的一門課就是電子技術基礎（國外稱“電子學”），包括模拟和數字兩部分，模拟部分尤其是重中之重，而模拟電路的重點則是晶體管的基本原理和應用電路。很多年輕人認為現在都數字時代了，晶體管有可能一輩子都用不到，所以學的時候一點也不用心，但事實上晶體管電路是當今幾乎一切電子電路的基礎單元。你看不見它并不代表它不存在，想繞開它根本就不可能。不管是數字電路還是模拟運放亦或是高頻電路、電源電路等等，歸根結底還是晶體管電路，隻有弄明白了晶體管基本原理并掌握其應用電路的分析設計方法其他的“高級”電路才可能真正掌握，所以絕對不能偏廢。其他該掌握的還有運放基本應用知識和各種邏輯門乃至組合邏輯、時序邏輯的基本特性及分析、設計方法，如果想在理論上進一步提升還要學好電路（也有稱作“電路基礎”、“電路原理”的）以及信号與系統這兩門課。

其次，計算機原理也是要重點關注的課程。現代電子技術應用中多數領域都離不開計算機技術，甚至可以說計算機技術已深入到生活的方方面面。電子工程師的很多設計工作自然也是圍繞着計算機技術展開的，其重要性不必多說。很多初學者總是困惑于如何學好單片機，其實原則上單片機根本不用去專門學，學好了電子技術基礎和計算機原理，單片機基本上就可以手到擒來了，當然，編程語言不能忽略。由于C語言是目前嵌入式計算機平台的主要工作編程語言，所以對于電子工程師而言，掌握C語言的編程是必須的。如果同時能夠再掌握彙編語言自然更好，那将會對底層控制的理解更加深入。如果想在軟件編程方面有進一步的提高，軟件工程這門課很有意義。

如果想進入高頻電子/無線通訊技術領域，電磁場論和數字通訊這兩門課很重要，想從事電源類技術工作的則需要加強功率模拟電路知識并學習磁性元件、開關電源原理等。自動化類專業當然離不開自控原理，特别是經典控制論。

以上應該是大學期間該重點學好的專業課程的“最小集合”了，鑒于現今的技術資料多數為英文的，所以至少英文的閱讀特别是英文技術文檔的閱讀必須掌握；如果不能，那電子工程師這個職業恐怕就不适合你，勉強為之的話也不會有多大作為，切記、切記。就英文專業文檔的閱讀而言，其實并不需要多麼高深的英文水平，正确理解專業詞彙的意義才是關鍵，而這可以通過大量閱讀中文技術文檔在熟悉和掌握有關專業漢語詞彙的基礎上借助英漢辭典來實現，剩下的唯耐心和細心而已。

最後簡單地談談數學。數學是現代科學及工程技術都離不開的工具，太多知識的背後其實就是數學，數學反應的是客觀世界的規律，如果在對現象的理解和掌握的基礎上再進一步去理解和掌握現象背後的數學規律，那麼在技術水平達到一定高度後，數學的力量就會顯現。甚至可以說，一個人的技術之路最終能到達何處，将由其數學能力決定。

——節選自《MCU工程師煉成記》

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