Matemática avançada no dia a dia eletrônica? [fechadas]

Então, eu tenho assistido às aulas do MIT 6.002x e elas são realmente interessantes, eu sinto que tenho uma boa noção de circuitos e do básico (me formei com um diploma em CS ... mas a EE me agrada também).

De qualquer forma, notei ... provavelmente gosto de muitas pessoas que grande parte da matemática avançada não é realmente usada no trabalho. Acontece ... é melhor saber do que eu acho. Mas, deixando de fora o Processamento de Sinais e subcampos pesados ​​da eletrônica "Intense" / matemática similares ... quanto você acha que usa a Matemática Avançada no trabalho?

Eu acho que alguém que fez design de circuitos, programação de microcontroladores e quanto de matemática eles realmente usariam.

E Segunda Pergunta: Existe um livro que seja necessário para a Matemática Avançada? ou "a maioria" dos livros eletrônicos já tem o necessário.

As coisas comuns comuns são, na maioria das vezes, apenas álgebra básica, como a lei de Ohm, calculando uma das frequências, resistência e capacitância das outras duas, etc. Se você pode olhar para um esquema e sentir as tensões empurrando e as correntes fluindo e como cada uma das partes reage a elas, você pode derivar as equações necessárias para quantificar as coisas.

Também acho que a física básica é muito útil para os EEs, pelo menos o tipo de EE que faço, que está projetando pequenos sistemas embarcados. Meu trabalho nunca acaba no circuito ou no firmware. Para fazer o trabalho corretamente, que é resolver o problema e não apenas fazer o circuito funcionar, é necessário ter uma boa noção do que quer que o circuito esteja controlando ou medindo. Isso requer um bom entendimento do sistema e da física por trás dele.

Com muita freqüência, você encontra as pessoas que conhecem o sistema e escreveu os requisitos para o que seu controlador deve fazer, realmente não tem uma boa noção do que as coisas são razoavelmente possíveis. Eles pensam em um meio de resolver o problema e depois especificam um circuito para fazer isso. Em outras palavras, eles conhecem o mundo deles, mas não conhecem o seu muito bem. É muito valioso se você puder ser o único a alcançar (porque eles não podem ou não o fazem), analisar o cenário geral e propor um método melhor para resolver o problema geral. No entanto, você só pode fazer isso se tiver um bom entendimento do sistema, o que geralmente requer boas habilidades básicas de física de sua parte.

Isso traz outra habilidade importante de ser um bom engenheiro, o que é surpreendentemente raro. Sempre reserve um tempo para entender o sistema maior em que seu pequeno design se encaixa e, em seguida, observe o quadro geral. Acho que as pessoas geralmente ficam mais do que felizes em falar sobre como a parte do sistema funciona, então vá em frente e aprenda. Em seguida, observe a imagem geral e veja se o que você foi solicitado a fazer ainda faz sentido ou apenas do ponto de vista do cara com quem seu aparelho interage e que ele estava apenas olhando para o seu problema isolado. Você pode pensar que isso é óbvio, mas ficaria surpreso com a frequência com que isso acontece, principalmente nas grandes empresas. O tipo de pessoa que gosta de ter uma visão restrita e trabalhar apenas com seu pequeno problema tende a gravitar em direção a grandes empresas. Há espaço para pessoas assim em um grande projeto, ter alguns deles no lugar certo é realmente útil, mas é preciso um engenheiro chefe qualificado para utilizar essas e todas as pessoas adequadamente. Essa última parte é muito rara hoje em dia, e muitas vezes você encontrará Joe Blinders encarregado de coisas que ele não deveria ser. Mesmo que Joe tente olhar um pouco ao redor, muitas vezes ele não sabe o que a eletrônica pode ou não fazer com facilidade. O pior é quando ele se imagina um EE, mas realmente não sabe o que está fazendo.

Quanto à matemática mais avançada que a álgebra comum, definitivamente aprenda a pensar no espaço de frequências. Fiz frequência detalhada de / para cálculos no domínio do tempo algumas vezes, mas o conceito é valioso frequentemente. Todo EE precisa ser capaz de visualizar quais são as implicações de frequência de um sinal no domínio do tempo e vice-versa. Aqui não estou falando de sentar e resolver transformações de Fourier, mas de ter um bom senso intuitivo disso. Para mim, isso veio de fazer as contas detalhadas na faculdade. Eu fiz essa matemática apenas raramente desde então, mas o entendimento por trás disso é útil todos os dias.

Acho que uso principalmente álgebra simples no dia a dia. Cálculo do consumo de energia, correntes, valores do resistor e problemas térmicos. Para o design de circuito prático cotidiano, como você está falando, é mais sobre solução criativa de problemas do que matemática. Eu pegaria um cara que era um bom depurador em vez de um bom matemático a qualquer dia;)

Dito isto, há dias em que isso é útil, pode ser solicitado que você crie um sistema que exija matemática de nível superior para entender. Geralmente, há algum problema de controle, comunicação ou processamento de sinal (pelo menos para mim). Eu posso pensar em um exemplo em que eu estava projetando uma saída de áudio PWM, mas ela soou "quebrada". Não foi até ler alguns papéis e usar algum matlab para fazer uma soma de sincs que consegui limpar o som.

Certamente, existem muitas matemáticas avançadas por trás das ferramentas que usamos, como solucionadores de campo EM para coisas como Análise de Integridade de Sinais, temperos e outras modelagens.

Eu tenho amigos trabalhando em ASICs que pegam algoritmos dos "caras da matemática" e os colocam no formato ASIC, há muita matemática envolvida lá.

Você provavelmente encontrará mais matemática do tipo física no setor de robótica avançada, mas, novamente, isso é mais sobre sistemas de controle.

Tenho certeza de que existem muitos outros lugares em que não pensei, mas em geral acho que todos os dias não há tanta matemática. Quando existe, geralmente posso recorrer a um dos muitos livros de referência para encontrar a equação de que preciso.

Realizo projetos de circuitos, programação de microcontroladores e projetos de eletrônica de potência de 1-1000 kW. Eu fiz uma álgebra bastante complexa para derivar equações de ganho do sistema conversor às vezes. Álgebra básica para implementar rotinas de calibração para valores A / D. Era necessário cálculo para calcular a corrente média através de um retificador controlado por fase enquanto carregava um capacitor. A descarga de potência constante de um capacitor não ideal era uma grande equação diferencial não linear e feia. Tentar analisar o toque em uma fonte de comutação foi quatro grandes e feios. (Ainda trabalhando nisso.) E estimar as perdas em um conversor de modo de comutação de alta frequência envolveu algumas integrais simples.

Provavelmente foi a maior parte do que fiz em cinco anos, e percebo que estou fazendo mais cálculos do que a maioria. 98% do que faço não requer matemática complexa. Os outros 2%, eu provavelmente sou o mais bem equipado da empresa para lidar, então é definitivamente uma habilidade que vale a pena. O mais importante provavelmente não são os detalhes obscuros de como resolver todos os tipos possíveis de equações. Você pode procurar esse tipo de coisa. O mais importante é entender os conceitos fundamentais de tudo. Apenas o que é uma integral? Como faço para usar um? Como, geralmente, é criado? E que recursos eu tenho ou preciso para avaliar depois de configurado?

Além disso, ter esse entendimento faz com que você confie em que pode calcular as coisas e que o universo realmente faz sentido. Pessoalmente, acho esse tipo de confiança muito útil, às vezes mais do que os resultados reais das equações.

Não sei ao certo o que se entende por matemática avançada no contexto. Porém, diariamente, uso PDE's, cálculo (incluindo integrais de linha) e, ao preparar trabalhos para publicação, pode haver muito trabalho pesado e, às vezes, usando matemática para desenvolver novas análises / modelos de sistemas. Mas no dia-a-dia, usarei engenharia mecânica (flexão de feixe), fluxo de calor, modelagem de semicondutores, mecânica quântica, óptica, teoria de transistores, teoria de circuitos etc., para uma verdadeira sacola de diferentes campos que são surpreendentemente similares. Atualmente, sou mais voltado para o lado da pesquisa e sou contratado para resolver problemas críticos nos problemas de produção da linha de frente.

A maior parte da matemática avançada foi cuidada pelos cientistas e engenheiros que desenvolveram as peças que montamos, de modo que a matemática avançada não é necessária de nossa parte em muitos casos. Fazemos estritamente o lado da engenharia em que a matemática avançada nem sempre é necessária, porque eles já cuidaram disso e nos forneceram os dados necessários para fazer a interface de todas as partes.

Se alguém quiser se envolver em matemática avançada, é mais provável que você o use no projeto de transistor e IC do que soldar essas peças para formar um circuito.