電子信息電子公司硬件工程師實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在一家電子信息電子公司擔(dān)任硬件工程師實(shí)習(xí)生。核心工作成果包括完成2款開發(fā)板電源管理模塊的調(diào)試，使功耗降低15%，并設(shè)計(jì)測(cè)試方案驗(yàn)證了3種信號(hào)完整性問題的解決方案，問題解決率100%。期間應(yīng)用了示波器、邏輯分析儀等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，累計(jì)處理波形數(shù)據(jù)超過5000條，運(yùn)用SPICE仿真軟件優(yōu)化了1個(gè)濾波電路設(shè)計(jì)，仿真誤差控制在5%以內(nèi)。提煉出模塊化調(diào)試流程，可復(fù)用性達(dá)90%，并搭建了自動(dòng)化測(cè)試腳本，將測(cè)試效率提升20%。通過實(shí)踐掌握了硬件問題定位的系統(tǒng)性方法，驗(yàn)證了理論課程中信號(hào)完整性分析模型的準(zhǔn)確性。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

1.實(shí)習(xí)目的

我這次實(shí)習(xí)主要是想看看硬件工程師這個(gè)崗位實(shí)際是干啥的，把學(xué)校學(xué)的那些理論知識(shí)用在實(shí)際項(xiàng)目里，感受下真實(shí)的開發(fā)流程，順便提升下動(dòng)手能力和解決問題的能力。

2.實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介

我在一家做嵌入式硬件的公司實(shí)習(xí)，主要搞物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。公司規(guī)模不大，但技術(shù)氛圍挺濃，好幾個(gè)項(xiàng)目都是自己搗鼓的，沒太多現(xiàn)成的東西可以直接用，這對(duì)我來說是個(gè)好事，能學(xué)到不少東西。

3.實(shí)習(xí)內(nèi)容與過程

剛開始是跟著師傅熟悉項(xiàng)目，主要是看現(xiàn)有產(chǎn)品的原理圖和PCB，了解各個(gè)模塊怎么工作的。7月5號(hào)開始接觸第一個(gè)項(xiàng)目，是調(diào)試一款新設(shè)計(jì)的開發(fā)板電源管理模塊。開發(fā)板用了幾個(gè)LDO和DCDC，但上電后電壓不穩(wěn)定，有點(diǎn)波動(dòng)。我先用示波器抓波形，發(fā)現(xiàn)是輸出紋波太大，大概有200mV的峰峰值，超過了規(guī)格書里的要求。

當(dāng)時(shí)挺懵的，因?yàn)槔碚撋嫌?jì)算出來的值應(yīng)該沒問題啊。后來師傅提示我看看輸入端的濾波，我就把輸入電容換了個(gè)大的，又調(diào)整了下布局，把地線走線加粗了點(diǎn)。改完再測(cè)，紋波降到了150mV，還是有點(diǎn)高。我又查了資料，發(fā)現(xiàn)PCB層的分布電容可能也有影響，就加了個(gè)小的陶瓷電容在LDO旁邊。這一輪折騰了快兩周，8月10號(hào)終于穩(wěn)定在80mV以內(nèi)了。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是調(diào)試信號(hào)完整性問題。8月15號(hào)遇到一個(gè)以太網(wǎng)接口的RX信號(hào)眼圖不收斂，眼高從400mV降到200mV。我先用邏輯分析儀抓數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是傳輸線終端匹配電阻有問題。開發(fā)板用的是50歐的差分線，但終端電阻接成了75歐。改回來之后眼圖恢復(fù)了，但發(fā)現(xiàn)近端串?dāng)_有點(diǎn)大，大概有30dB。后來我又加了幾個(gè)小的串聯(lián)電阻，分壓后串?dāng)_降到40dB，數(shù)據(jù)收發(fā)也正常了。

整個(gè)實(shí)習(xí)期間，我參與了3個(gè)模塊的調(diào)試，處理了5個(gè)硬件問題，其中有2個(gè)是之前項(xiàng)目沒遇到過的，比如共模噪聲和反射。寫測(cè)試方案的時(shí)候，我用了MATLAB生成信號(hào)波形，然后用示波器實(shí)際測(cè)，對(duì)比誤差不超過5%。

4.實(shí)習(xí)成果與收獲

最大的成果就是那塊開發(fā)板電源模塊穩(wěn)定下來了，后來量產(chǎn)抽檢都沒出問題。另一個(gè)是那個(gè)以太網(wǎng)接口恢復(fù)了正常通信，客戶那邊也沒再報(bào)過類似的故障。個(gè)人能力上，我學(xué)會(huì)了怎么用示波器和邏輯分析儀抓波形，還熟悉了SPICE仿真，用它優(yōu)化了一個(gè)濾波電路，把插入損耗從3dB降到了1.5dB。

最大的收獲是認(rèn)識(shí)到硬件調(diào)試不是光靠理論就能搞定的，得結(jié)合實(shí)際，有時(shí)候一個(gè)小小的布局問題就能導(dǎo)致大麻煩。比如那個(gè)紋波問題，最后是加個(gè)小電容解決的，要不是師傅點(diǎn)醒，我可能還在那兒瞎改計(jì)算公式。

5.問題與建議

實(shí)習(xí)期間也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如公司內(nèi)部管理有點(diǎn)亂，項(xiàng)目文檔不全，有時(shí)候得去問別人才知道之前咋設(shè)計(jì)的。另外培訓(xùn)機(jī)制也不咋地，剛開始沒人帶，得自己找資料學(xué)，有點(diǎn)浪費(fèi)時(shí)間。

建議他們可以搞個(gè)規(guī)范化的文檔流程，設(shè)計(jì)變更得有記錄，別靠口口相傳。另外可以搞個(gè)新人培訓(xùn)計(jì)劃，至少讓咱們知道基本工具怎么用，項(xiàng)目背景是啥。我有時(shí)候?yàn)榱烁愣粋€(gè)模塊，得花不少時(shí)間看之前的代碼和原理圖，要是有個(gè)統(tǒng)一的文檔庫就好了。

這段經(jīng)歷讓我更清楚自己想干啥了，以后想往信號(hào)完整性方向發(fā)展，得把傳輸線理論、阻抗匹配這些學(xué)得更細(xì)。雖然這次實(shí)習(xí)沒接觸到太多先進(jìn)技術(shù)，但基礎(chǔ)的東西掌握得更牢固了，以后再遇到類似問題，應(yīng)該能更快上手。

三、總結(jié)與體會(huì)

1.實(shí)習(xí)價(jià)值閉環(huán)

這8周實(shí)習(xí)對(duì)我來說就是一趟從理論到實(shí)踐的完整閉環(huán)。剛?cè)サ臅r(shí)候，我對(duì)硬件調(diào)試其實(shí)挺沒底的，學(xué)校實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的東西跟實(shí)際產(chǎn)品差遠(yuǎn)了。7月10號(hào)第一次獨(dú)立拿到一塊板子調(diào)試電源的時(shí)候，各種參數(shù)調(diào)來調(diào)去都沒用，心里特別焦。后來慢慢摸索，特別是8月15號(hào)解決那個(gè)以太網(wǎng)信號(hào)眼圖問題，用了示波器、邏輯分析儀，還結(jié)合了SPICE仿真，最終把眼高恢復(fù)到規(guī)格要求，那一刻感覺特別踏實(shí)。這些經(jīng)歷讓我明白，課本上的知識(shí)只是基礎(chǔ)，真正搞硬件還得靠動(dòng)手、靠分析，而且很多時(shí)候需要一點(diǎn)點(diǎn)試錯(cuò)的精神。比如紋波那個(gè)問題，換了電容、改了布局，最后才找到癥結(jié)，這一路下來，我對(duì)電源模塊的理解就從書本概念變成了實(shí)際的電路表現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)化是單純聽課學(xué)不到的。

2.職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

實(shí)習(xí)也讓我更清楚自己未來想干啥。之前我對(duì)嵌入式硬件其實(shí)挺模糊的，現(xiàn)在明確了想往高速信號(hào)完整性方向發(fā)展。8月20號(hào)那天，我?guī)兔ε挪橐粋€(gè)USB3.0接口的差分對(duì)阻抗不匹配問題，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)到反射率高達(dá)10dB，通過調(diào)整端接電阻和線寬最終解決，這個(gè)過程讓我覺得挺有意思。現(xiàn)在回想，如果以后真干這個(gè)，得把S參數(shù)、傳輸線理論這些學(xué)得更深。所以接下來打算補(bǔ)補(bǔ)《高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)》那本書，看看能不能考個(gè)相關(guān)的職業(yè)資格證書，比如高級(jí)硬件工程師認(rèn)證。實(shí)習(xí)里還發(fā)現(xiàn)，硬件工程師不光要懂技術(shù)，跟軟件、測(cè)試的人溝通也很重要，有時(shí)候一個(gè)信號(hào)問題可能涉及整個(gè)系統(tǒng)，這種全局觀以后也得培養(yǎng)。

3.行業(yè)趨勢(shì)展望

在公司接觸的項(xiàng)目讓我感受到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)硬件的要求越來越高。比如我調(diào)試的那塊開發(fā)板，功耗要求從原來的1W降到了500mW，這對(duì)電源設(shè)計(jì)是挺大的挑戰(zhàn)，當(dāng)時(shí)用的LDO和DCDC轉(zhuǎn)換效率得控制在90%以上，不然散熱就成了問題?，F(xiàn)在看行業(yè)趨勢(shì)，低功耗、高集成度是主流，像SiP這種封裝技術(shù)越來越多，如果以后真入行，這些新東西都得趕緊學(xué)。另外那個(gè)以太網(wǎng)接口的問題也暴露出一個(gè)問題，現(xiàn)在5G設(shè)備信號(hào)頻率越來越高，以前覺得幾百M(fèi)Hz的信號(hào)挺快的，現(xiàn)在看來還只是入門級(jí)。所以打算下學(xué)期去報(bào)個(gè)EMC相關(guān)的培訓(xùn)，了解下信號(hào)完整性設(shè)計(jì)規(guī)范，比如IPC4103這些標(biāo)準(zhǔn)，不然以后真遇到高速設(shè)計(jì)可能就抓瞎了。

4.心態(tài)轉(zhuǎn)變

這8周最大的變化可能就是心態(tài)了。以前做實(shí)驗(yàn)，問題解決了就完事了，現(xiàn)在不一樣，得考慮成本、可靠性、可制造性。比如7月25號(hào)調(diào)試那個(gè)模塊時(shí)，我發(fā)現(xiàn)用普通電容會(huì)導(dǎo)致批量生產(chǎn)時(shí)批次不穩(wěn)定，后來改用固態(tài)電容，雖然成本高點(diǎn)，但合格率從85%提高到98%，這種權(quán)衡以前根本沒想過。還有抗壓能力，8月最后那兩周同時(shí)跟進(jìn)兩個(gè)項(xiàng)目，每天改方案到凌晨是常事，但真覺得挺鍛煉人的。現(xiàn)在回頭看，雖然累，但那種把問題解決后的成就感比單純考高分強(qiáng)多了。這種責(zé)任感可能就是從實(shí)習(xí)生開始培養(yǎng)的吧。

5.未來行動(dòng)

現(xiàn)在感覺像是跨過一道坎，學(xué)校學(xué)習(xí)和工作的界限越來越清楚了。接下來打算把實(shí)習(xí)里用到的一些工具，比如MATLAB仿真正弦波傅里葉變換那個(gè)方法，應(yīng)用到下個(gè)畢設(shè)里，看看能不能做出點(diǎn)東西。另外公司那個(gè)自動(dòng)化測(cè)試腳本寫得挺粗糙的，我之前提過改進(jìn)建議，師傅說如果下回有機(jī)會(huì)可以我主導(dǎo)寫，這算是個(gè)機(jī)會(huì)吧。如果真能參與進(jìn)去，對(duì)提升腳本編寫能力肯定有幫助?？傊@次實(shí)習(xí)收獲挺大的，至少知道以后想干嘛了，也知道跟學(xué)校比，工作里缺啥，下回準(zhǔn)備得更