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凡亿专栏 | 想入硬件这行,我反而建议你先学PCB
想入硬件这行,我反而建议你先学PCB

刚开始学硬件的时候,很多人都会纠结一个问题:到底应该先学硬件,还是先学PCB?


有人觉得,既然以后想做硬件工程师,那就应该先把模电、数电、电源、接口、单片机、原理图这些东西学明白,再去碰PCB。

这个思路听起来没什么问题,但如果你现在的目标不是把整个硬件体系一次性学透,而是想尽快入门、尽快做出项目,甚至尽快接近岗位要求,那我反而更建议你:先从PCB开始。不是因为PCB更简单,而是因为它对新手来说,更容易形成一个完整、清晰的学习闭环。

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很多人刚开始学硬件,很容易进入一种状态:

今天学电阻电容,明天学二极管、三极管、MOS管,过几天开始看运放,又去接触LDO、DC-DC、SPI、I2C、UART。每一个知识点都可以继续往下学,结果东西越学越多,自己反而越来越没底。因为你不知道这些东西到底什么时候才算学会。

  • 会算一个三极管工作点,算会硬件了吗?

  • 看懂一个DC-DC芯片的数据手册,算会了吗?

  • 会画一张原理图,又算不算真正会做产品?


很多初学者真正累的地方,不是没有学东西,而是学了很久以后,始终没有一个明确的结果告诉自己:“这件东西,我真的做出来了。”

PCB恰好能够比较早地给你这种反馈。

你拿到一张原理图以后:

  • 要考虑器件封装怎么选

  • 元器件怎么摆

  • 电源部分放在哪里

  • 去耦电容为什么要靠近芯片

  • 接口附近应该怎么处理

  • 信号怎么走

  • 地平面怎么铺

  • 哪些线需要加宽

  • 哪些地方需要避让

  • 最后还要做规则检查

  • 输出Gerber

  • 下单打样

  • 焊接和上电


PCB和单纯看知识点最大的区别,是它一直在逼你做决定。

  • 这个器件放左边还是右边?

  • 这根线从哪里过去?

  • 电源回路是不是太长?

  • 地平面这样处理有没有问题?

  • 接口保护器件应该放在哪里?


每一个决定,最后都会真实地落在这块板子上。等你把文件发出去,几天以后真的拿到一块自己画出来的PCB,那种感觉和“今天又学完了一章知识”完全不一样。你会第一次非常明确地知道:原来我真的可以把一个东西做出来。

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很多人会担心,如果先学PCB,以后是不是就只会画板,反而离真正的硬件越来越远?其实恰恰相反。真正开始画板以后,你很快就会发现,你根本不可能只学PCB。

比如原理图里有一个去耦电容,刚开始你可能只知道“要靠近芯片电源引脚”,但画着画着你一定会开始问:

  • 为什么一定要靠近?

  • 远一点会怎么样?

  • 为什么经常是0.1μF?

  • 为什么旁边还会有一个更大的电容?


于是你开始补电源和去耦知识。再比如接口旁边为什么要放TVS,为什么保护器件要靠近接口,为什么有些接口还会加共模电感,你自然会去接触ESD、EMC和接口保护。再比如高速信号为什么要控制阻抗、为什么不能跨分割、参考平面到底有什么作用,这些问题又会把你带到信号完整性里面。

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所以对新手来说,一个很有效的学习方式其实是:先画板,遇到问题,再去查资料、补知识,然后继续画。缺电源知识,就补电源;看不懂接口,就补接口;不知道芯片为什么这么接,就去翻datasheet;不理解某条PCB规则,就去研究这条规则背后的电气原因。这种学习方式和一开始把所有知识全部铺开来学最大的区别,是你知道自己为什么要学。每一个知识点都有一个实际问题在等着它,学习就不再是漫无目的地堆知识,而是在解决真实任务。

如果你的目标是找工作,PCB还有一个很现实的优势:它更容易形成真正能被展示的项目经验。面试的时候,你说“我学过模电、数电、单片机”“我会某某EDA软件”“我看过很多硬件教程”,这些当然都可以说,但它们很难证明你真正做过什么。如果你真的完成过一块板,情况就完全不同。别人打开你的PCB,你可以讲为什么这样布局,为什么这样走线,电源部分是怎么处理的,哪些地方踩过坑,第一次打样出现了什么问题,你是怎么排查的,第二版又改了哪些地方。这个时候你谈的已经不是“我学过什么”,而是“我做过什么”。对于工程岗位来说,这两者的分量是不一样的。真正的项目经验,也不是简历上写一句“独立完成某某项目”,而是别人继续追问的时候,你能把自己的设计判断、问题定位和改进过程讲清楚。

所以对于刚入门的人,我并不建议一开始就给自己设一个特别大的前提,比如“等我把模电学完再做项目”“等我把数电学完”“等我把单片机学明白”“等我把电源都学完”。

硬件这个行业很难存在“全部学会以后再开始做”,因为很多东西只有真正进入项目,你才会知道自己哪里不会。与其一直等,不如先把目标缩小。先做一块小板,哪怕只是一个简单的单片机最小系统、USB转串口小板、传感器板或者简单电源板。

从原理图开始,自己画PCB、自己检查、自己下单、自己焊接、自己上电。如果第一次失败了,就去找原因,再做第二版。真正经历一次以后,很多以前很抽象的东西会突然变得具体:封装选错真的会焊不上,接口位置没考虑好真的会影响装配,电源处理不好整块板可能起不来,丝印、测试点、安装孔这些看起来不起眼的细节,在真实项目里都很重要。这时候,你才真正开始进入工程。

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当然,先学PCB并不代表以后只做PCB。PCB不是终点,它更像一个入口。如果你的目标是成为硬件工程师,后面还是要继续往原理图、器件选型、电源、接口、模拟电路、数字电路、调试、EMC、SI/PI、可靠性、DFM这些方向走,再往上才是整个产品的硬件架构:为什么选择这个主控,为什么采用这个电源方案,接口怎么规划,性能和成本怎么平衡,怎么保证这块板最后能够稳定生产。只是对刚开始的人来说,从一块具体的PCB出发,比一开始面对整个“硬件知识体系”更容易。你先有一个抓手,再围绕这个抓手不断往外扩,从PCB到原理图,从原理图到电路,从电路到接口、电源、调试,再慢慢理解整个系统。

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所以,如果你的问题是“以后想成为一个优秀的硬件工程师,只学PCB够不够”,答案当然是不够。


但如果你的问题是“我是一个刚入门的人,想更快做出项目,更快建立工程感觉,也更快接近硬件岗位,我应该从哪里开始”,那我的答案会非常明确:先学PCB。

不是因为PCB比硬件简单,也不是因为PCB比硬件更重要,而是因为它足够具体。具体到你可以把一个器件摆下来,可以把一根线走出来,可以把文件发去打样,几天以后真的把一块板拿在手上。然后再从这块板开始,去理解电路、理解电源、理解接口、理解信号,最后慢慢理解整个硬件系统。

很多时候,方向不是在你把所有知识都学完以后才出现的,而是在你真正开始做东西以后,一点点变得清楚。如果你现在还不知道该从哪里开始,那就先做出你的第一块板。对一个刚入门的人来说,这往往比继续纠结“我到底应该先把哪门课学完”,更有意义。

如果现在给你一套原理图,你觉得自己距离“把它真正变成一块可以上电的PCB”,还差哪一步?评论区聊聊!!!


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