実践を通じて電子工学を学ぶ

 (beletronics.wordpress.com)
3 ポイント 投稿者 GN⁺ 2023-07-09 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 電子工学の入門者が自分で作りながら学ぶ流れに合わせて、基礎と制作プロジェクトを一か所にまとめたサイト
  • 学習は基礎電子工学から始まり、ゲーム、プロセッサ、コンピュータ制作へと段階的に広がる
  • プロジェクト例はPongゲーム、4-bit processor、完全なZ80 computer作りで構成されている
  • 各トピックは個別ページにリンクされており、興味のある制作課題から選んで読むことができる
  • 理論だけを読む方式よりも、繰り返しの実習と制作経験を通じて電子工学への理解を深めることに重点を置いている

電子工学愛好家のための学習スペース

  • “There’s no place like home” は、電子工学愛好家と入門者のためのサイト
  • サイト構成は、継続的な練習を通じて実際の知識が積み上がるという考えを中心としている

実践中心の学習パート

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1件のコメント

 
GN⁺ 2023-07-09
Hacker Newsのコメント

  • 数学を中退したあと独学でソフトウェアエンジニアになり、この夏はCS知識の穴を埋めているところ
    プログラミング言語実装がようやく腑に落ち始め、バイトコードインタプリタやコンパイラも数か月前よりずっと怖くなくなった
    おもちゃのインタプリタを自分で実装してみたことで、初めてハードウェア構成要素が実際にどう動くのか細部が気になり始め、それでnand2tetrisプロジェクトやブレッドボードを触り始めたが本当に楽しい
    純粋数学寄りの考え方に偏ると応用分野を軽く見がちだが、コンピュータサイエンスの抽象理論と物理的な物体を計算に活用するやり方の間に、深く必然的なつながりがあるのはかなり美しいと感じる
    von Neumannが基本的に数学者だったことを考えると、なおさら納得がいく。似た立場なら、準備ができたときにぜひ学んでみることを勧める

    • Nand2tetris[0]はCS学士課程で受けた中でも断然最高の講義だった
      NissanとShockenは素晴らしいコンテンツをとてもアクセスしやすく作っていて、おもちゃのコンピュータを土台から自分で積み上げていくのは楽しくてやりがいのある体験だった
      [0] https://www.nand2tetris.org/
    • 技術への新たな愛着がすばらしい。もうハッカーになったということ :-)
      もしCCCやハッカーフェスティバルを知らないなら、https://media.ccc.de/を勧める
      すばらしいハッカーイベントの録画がたくさん保存されていて、スマートTVで見られるプラグインもある
    • この旅路をもっと共有してほしい。最近こういうものへの関心が高まっていて、ある晩Codeという本を手に取ったら完全に引き込まれた

  • 昔からの開発者で、ずっと電子工学をやってみたいと思っていたので自分が対象読者だと思って開いたのだが、最初の段落と図を見た瞬間、自分より頭のいい人たちでいっぱいの部屋に立っている気分になった
    「TTL 7483データシートを見れば、2つの4ビット二進ワードAとBを加算することが即座にわかる」といった具合で、基礎電子工学を学ぶときに本当にここから始めるのが正しいのかよくわからない

    • これはおおむね筆者の説明がよくないように思う。「即座にわかる」というのはデータシートを読んだことが前提なのに、リンクもなく本文に再掲もされていない
      提示の仕方が、図だけで十分であるかのように見せてしまっている。データシートを読んでいれば冒頭に4ビット加算を行うと書いてあったはずだが、このページはそこを助けてくれていない
    • 7483の派生品のデータシートを探せばすぐ目に入る。1行目に「4-bit binary full adder」のような文言があり、説明には「2つの4ビット二進ワードを入力する」と書かれている
      次の段落に進むとトランジスタの話になる。理想を言えば著者がデータシートを見せてくれるとよいのだが、できない理由があるのかもしれない
      続く資料は基礎をかなり明快に解きほぐしていると感じたし、何年も電子工学を学ぼうとしてきたがうまく定着しなかった身としては、今まで見たものよりずっとペースが合っていた
      もちろん人それぞれで、個人的には自分より賢い人たちでいっぱいの部屋にいるのを楽しむほうだ
    • 大学の電気・コンピュータ工学課程では、たいていトランジスタの高レベルな特性を理解するところから始めていた
      そのあとトランジスタを組み合わせてAND/ORゲートを作り、XORやその他のゲート、マルチプレクサ、半加算器/全加算器、フリップフロップを経て、最終的に同期クロック論理へ進む
      実習はTTLチップから始まったが、チップを扱う前に非同期論理の理論はほぼ学び終えているように授業の時期が調整されていた
    • 真面目な電子工学・電気工学の学習資料は、だいたいこんなふうに書かれていた気がする。学生が、著者が説明しているその1つの話題以外の電子工学のすべてをすでに知っているかのような書き方だ
      おそらく産業現場の利用者向けに書かれた名残なのだろう。慣れることはできるし、特定の回路を箱としてまとめて動作だけ見ておき、必要になったとき内部を深く掘るような形で取り組むことになる
    • 十分に頭はいいよ。これはプログラミング入門でARMアセンブリの断片を投げておいて、「これがマージソートの実装だということは即座に明白だ」と言うようなものだ
      なぜなのかわからないが、他の分野でもよく見かけるし、とくに数学でそうだ。たぶん知識の呪いだろう

  • 最初に見たとき難しすぎると感じてくじける人たちに言うと、実際に難しい。これは入門レベルの電子工学の概念ページとは言いにくい
    電圧、電流、時間領域と周波数応答、そういった概念をどう捉えるかについての説明がかなり抜けている
    もっとやさしい入門資料がほしいなら、Analog Devicesの無料回路理論講義がよい
    https://wiki.analog.com/university/courses/circuits#circuits...
    電子工学の講義もすばらしい
    https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/...
    Analog Devicesはアナログ回路設計とA/D変換で業界最高水準なので、本気で学ぶなら見る価値がある

  • Ben Eaterの8ビットコンピューターキット[1]は、電子工学志望のオタクにとってレゴのような存在
    それらのキットは、ブレッドボードCPUとコンピューターで有名になった彼の優れたYouTubeチャンネルに視聴者からの要望が殺到した結果生まれたもの
    今は16x2 LCD文字ディスプレイ付きの彼の6502ブレッドボードコンピューターを組み立てている
    トランジスタ回路がどう動くのか学ぶのにちょうどよい「1-100 Transistor Projects」PDF[2]もあり、PDFとブレッドボード、十数個のトランジスタと小さな部品だけでもしばらく忙しくできるはず
    続編の「101-200 Transistor Circuits」[3]、IC回路資料[4]、由緒ある555タイマーチップの資料[5]もある。それでも足りなければ電子工学の趣味雑誌[6]をざっと見ればよい
    [1] https://eater.net
    [2] https://archive.org/details/1To100TransistorCircuits
    [3] https://www.talkingelectronics.com/projects/200TrCcts/101-20...
    [4] https://www.talkingelectronics.com/projects/100%20IC%20Circu...
    [5] https://www.talkingelectronics.com/projects/50%20-%20555%20C...
    [6] https://worldradiohistory.com/Popular-Electronics-Guide.htm

  • 電子工学の学習資料リスト[1]を作っていたところで、これもぜひ追加するつもり
    [1] https://hardwareteams.com/docs/analog/circuits-resouces/

  • こういうやり方で学んでいたら、自分は興味を失っていたと思う
    Arduino、モーター、LED、センサーをいくつか手に取って始めるほうがずっとよく、そのあとesp8266/esp32に進めばいい
    もっとも、自分が組み込み寄りに考えているだけかもしれないし、電気エンジニアとして働いた2年が計算まわりの穴を埋めてくれたのかもしれない。単なる個人的な意見

    • ArduinoやPi Picoで学ぶほうが個人的にはもっと楽しいし、実用的なもの、少なくとも面白いものをずっと早く作れる段階まで連れていってくれるという点には同意する
      それでも抵抗とダイオードのレベルから完全にやってみることには依然として意味がある。というのも、私たち残りの人間がおもちゃにしているArduinoやPicoを設計できるほど、そのレベルを理解している人が誰かしら必要だから
    • その道に進みたいなら、まったく問題ない
      ただしその領域はモジュール式デジタル電子工学であって、基本的な受動部品である抵抗・コンデンサー・インダクターの原理から、アナログ回路理論、半導体、デジタル論理へと続く道筋は通らない
      引っかかるのは、「電子工学をどう学べばいいですか？」という問いへの答えとして、そういうアプローチを説明や条件もなしに勧めるとき

  • 電気工学の学位はないが実用的な電気工学を学びたい人には、この分野で最高の本だと思う
    Practical Electronics for Inventors, Fourth Edition
    Paul ScherzとSimon Monkによる著作
    うわさでは https://libgen.is/ で見つかるらしい

  • 正確にはデジタル電子工学

    • 「電子工学」には他にどんな種類があるの？

  • 元Google、Cisco、Sunのエンジニアで、UC Berkeleyのエクステンションプログラムで教えていたEd Lipianskyの電子工学入門書を見てみるとよい。アナログとデジタルの両方を扱っている
    Electrical, Electronics, and Digital Hardware Essentials for Scientists and Engineers
    https://www.wiley.com/en-us/Electrical,+Electronics,+and+Dig...

    • うわ、この本は高い。初心者にそれだけの価値があるのか気になる
      ちなみにEdはBerkeleyの兼任教授ではなく、UC BerkeleyとUC Santa Cruzのエクステンションプログラムで教えていた
    • この本が回路設計まで教えてくれるのか気になる
      それと、趣味の電子工学を学ぶためにWestcott & Westcottの『basic electronics: theory and practice』[0]も勧められたのだけど、両方知っている人がいたら比較してほしい
      0: https://books.google.com/books/about/Basic_Electronics.html?...

  • 問題はあったとしても、電子部品の小売店が恋しい
    Radio Shack には電子工学を学ぶための Forrest Mims のエンジニアノートがあり、週末に急ぎで必要な部品が出たときは Fry’s まで車で行って買えたのがよかった
    今も営業している Santa Clara の Anchor Electronics、San Mateo Electronics Supply、そして Jameco に拍手を送りたい
    SF Bay Area で電子部品の在庫品・中古品を扱う店がなくなっていくのも残念だ。Weird Stuff、Halted/HSC、そして最近の犠牲者である Excess Solutions まで消えてしまった
    この近くで、まだ中古や surplus の電子部品を探せる場所が残っているのか気になる