硬件工程师笔面试真题汇总

1、电阻

1）上拉电阻的作用

2）PTC热敏电阻作为电源电路保险丝的工作原理

2、电容

1）电容的特性

2) 电容的特性曲线

3) 1uf的电容通常来滤除什么频率的信号

3、电感

4、二极管

1）二极管特性

2）二极管伏安特性曲线

3）如果一个LED 指示灯没有定义颜色，红、绿、黄、橙、蓝、白色你会选择哪一种，为什么?

4) 简述TVS瞬态电压抑制二极管的工作原理

5、三极管

1）晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法，简述这三种基本放大电路的特点

2）BJT与MOS的区别

3) 实际使用中怎么测试三极管工作在哪个状态

6、MOS管

1）NMOS与PMOS的区别

2）CMOS和TTL以及他们的区别、功耗大小、电平

7、UART 通信协议

1）UART 通信协议有几根线，分别有什么作用?

8、I2C通信协议

1）I2C是否需要上拉电阻

9、器件封装

1）电阻、电容和电感0402、0603和0805封装的含义

2）电阻、电容和电感的封装大小与什么参数有关

3）电阻、电容和电感的封装对性能的影响

10、门电路

1）为什么OD (开漏) 门和OC (开集) 门输出必须加上拉电阻

11、升降压电路

1）DC-DC和LDO 的区别

2）BUCK电感的纹波如何考虑，纹波与噪声的关系

12、滤波

1）无源滤波器和有源滤波器的区别

13、差分信号

1）差分信号怎么布线

2）差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足，那么等长优先还是等距优先?

14、PCB相关

1）为什么高频信号线的参考地平面要连续（即高频信号线不能跨岛) ?

2）什么是通孔、盲孔和埋孔? 孔径多大可以做机械孔，孔径多小必须做激光孔?请问激光微型孔可以直接打在元件焊盘上吗，为什么?

15、蜂鸣器

1）为何有源压电式蜂鸣器只需要接上额定直流电压即可发声? 这种蜂鸣器可以接音频输出信号作为普通喇叭用吗，为什么?

16、示波器

1）示波器的带宽、采样频率和存储深度

17、单片机死机、跑飞的原因

18、名词解释

1、电阻

1) 电阻选型时一般从哪几个方面进行考虑?

答：一般从阻值、封装、功耗、精度几个方面进行考虑。

阻值:常规:100、1k、5.1k、10k、100k、200k欧姆

封装:常用封装0201，0402，0603，0805，1206，1812等;(0402\0603常用，0201用在高精度电路板上，0805、1206、1812板子大、考虑功耗)

功耗:1/16W，1/10W，1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W，3W等;(尺寸越大，允许的功耗越大一功耗尽量<额定功耗的80%，因为功耗一般是常温下的值)

精度:1%，5%等。(电阻默认用5%;特殊电路才用1%，如取样电阻、分压电阻)

2）上拉电阻的作用

答：上拉电阻是指将不确定的信号钳位在高电平，同时起限流作用的电阻。

3）PTC热敏电阻作为电源电路保险丝的工作原理

答：当电源输入电压增大或负载过大导致电流异常增大的时候，PTC热敏电阻因为温度增大而使其等效电阻迅速增大，从而使输出电压下降，减小输出电流。

当故障去除，PTC热敏电阻恢复到常温，其电阻值又变的很小，电源电路恢复到正常状态。

4) 如果阻抗不匹配，有哪些后果

如果阻抗不匹配，有以下几种后果:

(1)阻抗不匹配时会在信号线上形成反射，导致能量无法传递，降低效率

(2)阻抗不匹配时，信号线上有些地方信号强，有些地方信号弱，即形成驻波，导致传输线的有效功率容量降低;

(3)阻抗不匹配造成功率无法发射出去，可能会损坏发射设备

(4)电路上阻抗不匹配可能会产生振荡和辐射干扰。

2、电容

1）电容选型一般从哪些方面进行考虑?

答：一般从以下几个方面进行考虑

(1)容值: 电容值;(0.1uf、10uf、100uf，可以通过电容并联提高容值)

(2)电容类型:陶瓷电容，铝电解电容，银电解电容等

(陶瓷电容性能好，价格看容值

铝电解电容容值可以做的很大，寄生电阻大，寿命低

银电解电容滤波效果好，内部寄生参数非常小，尺寸小，多用在音频和摄像头产品，价格贵，耐压差。耐压:陶瓷>铝电解>银电解)

(3)寄生参数:ESR/寄生电阻，影响滤波效果

(4)封装:插件封装，贴片封装;

(5)价格:影响产品成本;

(6)尺寸:影响结构;

(7)精度:陶瓷电容受温度影响较大，电解电容变化小些。(电源滤波一般用钜电容)

2）电容的特性

答：“隔低频通高频”或者“隔直通交”

电容两块极板之间填充了导电性能不佳的绝缘介质，因此无法直接通过直流电流，只能

允许交流电流通过，简单表述为“隔低频通高频”或者“隔直通交”。

3) 电容的特性曲线

答：电容的特性曲线是指电容器的电容值随着电压的变化而变化的曲线。

一般来说，电容器的电容值随着电压的升高而减小，这是由于电容器内部的极化现象造成的。

当电压超过一定值时，电容器会发生击穿现象，电容值急剧下降。

电容的特性曲线通常可以通过实验测量获得，曲线的形状也与电容器的材料、结构等有关。

常见的电容器材料有电解电容、铝电解电容、电解电容、聚酷电容、陶瓷电容、瓷介电容等

4) 1uf的电容通常来滤除什么频率的信号

答：1uf 的电容通常用来滤除 1kHz-10kHz 频率的纹波(纹波是指叠加在直流分量上的交流分量)

5)寄生电容是什么，其消除方法一般有哪些

答：寄生电容是由于电路中元件之间或电路模块之间靠近所形成的电容。

消除寄生电容可以采用以下两种方法:

(1)尽可能增加电容的容值，即在允许范围内选择容量高的电容，这种情况下寄生电容的小容值相对于我们要用到的电容容值就很小，小到可以忽略，从而降低其影响

(2)在电路中采用双层屏蔽电缆，以减小寄生电容的影响。

3、电感

1）电容电压和电感电流不能突变的主要原因?

(1) 电容和电感具有积分特性

电容电压是其两端电荷量的函数，而电荷量的变化需要积分电流才能得到。电感电流是其两端电压的函数，而它的变化也需要积分电压才能得到。这就导致电容电压和电感电流不可能瞬间发生突变

(2) 电路中的能量存储和转换需要时间

在电路中，电容存储电能，电感存储磁能。它们之间的能量交换不是瞬时的，需要经过充电和放电的过程。这一过程限制了电容电压和电感电流的变化速度

（3)突变意味着无穷大的功率

如果电容电压或电感电流瞬时发生突变，那意味着在电路中会瞬时消耗或产生无穷大的功率，这在实际电路中是不可能的.

(4)突变会违反基尔霍夫电路定律

基尔霍夫电路定律要求电路中电压和电流的变化必须连续，不能出现无穷大的跳跃。电容电压或电感电流的突变就等价于出现无穷大的跳跃，因此是不被允许的.

4、二极管

1）二极管特性

答：二极管与 PN 结一样都具有单向导电性。

其正向特性和反向特性如下:

正向特性:只有在正向电压足够大时，正向电流才从零随端电压按指数规律增大。

反向特性:二极管所加反向电压的数值足够大时，反向电压大于某一数值的时，反向电压急剧变大，产生击穿。

2）二极管伏安特性曲线

答：二极管伏安特性曲线是描述二极管电流和电压关系的图像，通常用于描述二极管的特性和性能。

在伏安特性曲线上，横轴表示二极管的电压，纵轴表示通过二极管的电流。

在二极管的正向工作区域，伏安特性曲线呈现出一个非常陡峭的曲线，表明当电压超过二极管的正向电压时，电流迅速增加。

而在反向工作区域，伏安特性曲线呈现出一个近乎水平的曲线，表明反向电压对电流几乎没有影响。

伏安特性曲线的形状和特点是由二极管的材料和结构决定的，因此不同类型的二极管具有不同的伏安特性曲线。例如，普通的硅二极管通常具有正向电压约为0.7V的开启电压，而肖特基二极管具有更低的开启电压和更快的开启响应时间。

3）如果一个LED 指示灯没有定义颜色，红、绿、黄、橙、蓝、白色你会选择哪一种，为什么?

答：按照使用习惯，电源指示灯用红色，信号指示灯用绿色

这两种颜色的LED 灯技术最成熟，价格最便宜

4) 简述TVS瞬态电压抑制二极管的工作原理

答：当TVS上的电压超过一定幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉，并将浪涌电压限制在一定的幅度

5、三极管

1）晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法，简述这三种基本放大电路的特点

共射:共射放大电路具有放大电流和电压的作用

输电阻大小居中，输出电阻较大，频带较窄，适用于一般大

共集: 共集放大电路只有电流放大作用

输入电阻高，输出电阻低，具有电压跟随的特点，常做多级放大电路的输入级和输出级

共基:共基电路只有电压放大作用

输入电阻小，输出电阻和电压放大倍数与共射电路相当，高频特性好，适用于宽频带放大电路

2）BJT与MOS的区别

答：BJT(双极型晶体管)和MOS(化物导体场效应管)是两种常用的晶体管器件

它们的区别如下:

结构不同:

BJT有三个区域一一发射区、基区和集电区

MOS有一个栅极、一个绝缘层和一个衬底。

导通方式不同:

BJT的导通是通过注入少量的载流子来控制大量的载流子流动

MOS的导通是通过调节栅极电场来控制载流子在绝缘层和衬底之间的通道

电压控制特性不同:

BJT的电流放大系数(即电流收发比)受温度和器件参数的影响较大

MOS的电流放大系数可以通过调节栅极电压来精确控制。

功耗不同:

BJT的静态功耗高于MOS，MOS的动态功耗相对较高。

噪声特性不同:

BJT的噪声系数较小，MOS的噪声系数相对较大。

因此，在电路设计中，我们需要根据具体的应用场景和性能需求来选择适当的晶体管器件。

3) 实际使用中怎么测试三极管工作在哪个状态

答：三极管可以工作在饱和区、截止区和放大区。在实际使用中，可以通过测试三极管的电流和电压来判断它的工作状态。

如果三极管工作在饱和区，其集电极与发射极之间的电压会很小，通常为几百毫伏，而其基极电压会较高，通常接近于其额定值。同时，三极管的电流会达到最大值，与其负载电阻有关。

如果三极管工作在截止区，其集电极与发射极之间的电压会很大，通常为几十伏，而其基极电压会很小，通常接近于零。同时，三极管的电流会非常小，接近于零。

如果三极管工作在放大区，其集电极与发射极之间的电压会处于饱和区与截止区之间，而其基极电压会略高于饱和区时的电压。同时，三极管的电流会随着负载电阻的变化而变化。

4）mos管和三极管的区别

(1)三极管有两种载流子参与导电，mos管只有一种载流子(多子)参与导电，所以三极管是双极型晶体管，mos管是单极型晶体管;

(2)三极管是流控(基极电流控制集电极电流)元件，mos管是压控(电压控制输出电流)元件

(3)三极管输入阻抗小，mos管输入阻抗大(三极管是流控元件，所以输入电阻小，共基电路只有几十 $\Omega$ 数量级，共射电路有几百到几千 $\Omega$ 数量级，共集电路有几十到几百K $\Omega$ 数量级;而mos管是压控元件，输入电阻10M $\Omega$ 数量级以上，但有的产品为了防止静电击穿在输入端并联了一个二极管(反向接法)，于是它的输入电阻就和结型场效应管相同了

(4)mos管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能力强(因为少子数目受温度、辐射等因素影响较大)，所以在环境条件变化很大的情况下选mos管;

(5)mos管的种类多，因而在组成电路时比三极管更灵活;

(6)mos管噪声系数小，集成工艺更简单、耗电少、工作电源电压范围宽

(7)成本:三极管损耗大、便宜，mos管损耗小、贵

6、MOS管

1）MOS管的工作原理

答：MOS管是指绝缘栅型场效应管，下面以增强型NMOS来介绍其工作原理。

在P型半导体衬底上制作两个高掺杂浓度的N型区，形成MOS管的源极S和漏极D。第三个电极称为栅极G，通常用金属铝或者多晶硅制作。栅极和衬底之间被二氧化硅绝缘层(厚度极薄，在0.1um以内)隔开。

若在漏极和源极之间加上电压，而栅源电压VGS=0，则由于漏极和源极之间相当于两个PN结背向地串联，所以D-S间不导通。

若在漏极和源极之间加上电压，而栅源电压VGS≠0而是大于某个电压值VGS(th)时，由于栅极与衬底间电场的吸引，使衬底中的电子聚集到栅极下面的衬底表面形成N型反型层，即DS间的导电

沟道N沟道，于是有iD流通。随着VGS的升高，导电沟道的截面积也将加大，iD增加。因此可以通过改变VGS控制iD的大小。

2）NMOS与PMOS的区别

答：NMOS和PMOS是两种常见的MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)器件，其主要区别在于掺杂类型的不同。

NMOS是一种N型MOSFET，其导电的电子是从P型基区流入N型沟道区形成电流，当输入信号为高电平时，沟道区被导通，导通电阻小，输出为低电平。

PMOS是一种P型MOSFET，其导电的电子是从N型基区流入P型沟道区形成电流，当输入信号为低电平时，沟道区被导通，导通电阻小，输出为高电平。

因此，NMOS和PMOS在逻辑门电路中的应用也有所不同。在CMOS逻辑电路中，由于NMOS和PMOS的性质不同，可以组合形成非常低功耗的逻辑门电路

3）CMOS和TTL以及他们的区别、功耗大小、电平

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 和TT(Transistor-Transistor Logic) 都是数字集成电路的主要类型。

它们之间的区别如下

工作电压:CMOS工作电压范围较广，通常在3V到15V之间，而TTL通常在5V左右。

功耗大小:CMOS电路由于采用的是MOSFET管，具有很高的输入阻抗，因此功耗比TTL低得多。

电平:CMOS和TTL的逻辑电平标准不同。

CMOS电路中的高电平电压范围通常在2/3VDD到VDD之间，低电平电压范围通常在OV到1/3VDD之间。

TTL电路中的高电平电压范围通常在2.4V到5V之间，低电平电压范围通常在OV到0.8V之间。

噪声容限:由于CMOS具有高的输入阻抗和大的电压范围，因此比TTL具有更高的噪声容限

输出电流能力:TTL输出电流较大，CMOS输出电流较小，因CMOS电路在驱动电容负载时需要增加输出级。

总的来说，CMOS电路比TTL电路功耗更低、噪声容限更高，但是需要考虑驱动能力和输出级的问题。

4）mos管内部的反型层是什么

反型层:假设衬底原来是P型半导体，自由电子聚集到极下的村底表面形成N型半导体，类型改变了，所以叫反型层，反型层因为有电子所以可以使源极和漏极之间导通，栅源电压VGS决定了反型层的厚度，反型层的厚度决定了内阻大小，内阻大小决定了漏极和源极之间电流的大小)

7、UART

1)简述URAT总线

答：UART是通用异步串行数据总线，是一种全双工传输总线。

UART在单片机中是最基本的配置，作为单片机的串口，它有TX(数据发送接口)和RX(数据接收接口)两个接口。

使用UART总线接口进行通信的时候，两个设备间的TX和RX相连RX和TX相连即可。

2）UART 通信协议有几根线，分别有什么作用?

答：UART 是单片机中最常用的异步串口

它有两根线,分别是 TX(数据发送)和 RX(数据接收)。

分别负责通信时发送数据和接收数据。

UART 通信协议是全双工协议，即可以同时双向收发数据。

3）锁相环的原理

答：锁相环实质上是一种电路或者模块，用于通信的接收机中对接收到的信号进行处理，并从

其中提取某个时钟的相位信息。或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这

两个信号从某种角度来看是同步的，或者说相干的。由于锁定情形下(即完成捕捉后)

该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，所以很形象地称其

为锁相环。

8、I2C

1) I2C总线的工作原理

答：I2C是同步半双工串行总线，它有SCL(串行时钟线)和SDA(串行数据线)两条线，其工作模式一般为主从工作模式，每一个设备都允许当作主设备，但是在同一个时刻只能有一个主设备。

2）I2C总线如何选择和哪一个从设备进行通信?

答：要在软件里定义一个地址(软件寻址)

所以在I2C的通信里，通常会先发一个从设备的地址数据(没有片选信号)。只有一根信号线，所以

是半双工通信，这种半双工的通信一般在软件上进行处理(应答机制)。

3）介绍应答机制

应答机制：比如主设备要给从设备发送数据，先发过去等待从设备应答，接到从设备应答了之后再发。如果主设备想要从从设备获取数据，那么从设备给主设备发的时候主设备也要给从设备应答。(I2C虽然在硬件上简单，但是在软件上麻烦，且从设备难度>主设备)

4）I2C是否需要上拉电阻

答：需要

由于 I2C 通信是开漏输出的(只能输出低电平不能输出高电平)，因此需要加上拉电阻，使其可以输出高电平。

5）利用I2C总线通信时，怎么区分起始信号和停止信号

起始信号:当SCL线是高电平时SDA线从高电平向低电平切换。/当时钟信号是高电平

时，信号线上出现了(一个)下降沿。

停止信号:当SCL线是高电平时SDA线由低电平向高电平切换。/当时钟信号是高电平

时，信号线上出现了(一个)上升沿。

6）解释建立时间，保持时间，不满足时会发生什么?

建立时间是指在触发器的时钟信号上升沿到来之前，数据稳定不变的时间。

保持时间是指在触发器的时钟信号上升沿到来之后，数据稳定不变的时间。

如果建立时间不够，则数据不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器。

如果保持时间不够，数据同样不能被稳定的打入触发器。

7）使用I2C总线时需要考虑哪些问题

答：一般需要考虑的问题包括:信号线上拉电阻、信号线负载电容、信号线串联电阻。

(1)信号上拉电阻:虽然一些芯片的引脚内部具有上拉功能，但其一般是弱上拉，容易受到

外部干扰，所以在设计12C电路时务必添加外部上拉电阻Rp，并根据实际使用情况更改阻

值。

(2)根据通信速率(kbps)选择负载电容：常见的通信速率是100kbps和400kbps两种，对应

的信号线负载电容值分别为400pf、200pf。

(3)信号线串联电阻通常取值100~200 $\Omega$

串联一个电阻的目的主要是以下两点:阻抗匹配，减少信号反射;在极端使用环境下效抑制总线上的干扰脉冲。

9、SPI

1）简述SPI总线

答：SPI是同步串行通信接口/串行外设接口，它支持一主多从模式的通信方式一个主设备可

以对应多个从设备。

选择相应的从设备的时候，需要对片选信号进行使能，想要跟哪个从设备通信就把片选信号使能一下。因为它是同步通信，所以有一根时钟信号线，时钟信号由主设备发出，发出时钟脉冲作为通信过程中的脉搏。

2）SPI原理

原理:主设备和从设备中都有一个移位寄存器(移位寄存器除了可以存储数据还有移位的功能)主设备想要发出数据的时候先把数据放到寄存器里，寄存器通过一根信号线发给从设备;从设备也一样，想要发出数据的时候先把数据放到寄存器里，寄存器通过一根信号线发给主设备

3)SPI的几种工作模式

答：SPI总线有四种工作模式，通过CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)来控制是哪种模式。

(1)CPOL=0，CPHA=0:此时空闲态时SCLK处于低电平，有效状态是高电平。

数据采样是在第1个边沿也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

(2)CPOL=0，CPHA=1:此时空闲态时SCLK处于低电平，有效状态是高电平。

数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

(3)CPOL=1，CPHA=0:此时空闲态时SCLK处于高电平，有效状态是低电平。

数据采集是在第1个边沿也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

(4)CPOL=1，CPHA=1:此时空闲态时SCLK处于高电平，有效电平是低电平。

数据发送是在第1个边沿也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

10、器件封装

1）电阻、电容和电感0402、0603和0805封装的含义

答：封装表示尺寸参数。

0402：40*20mil 0603：60*30mil 0805：80*50mil

2）电阻、电容和电感的封装大小与什么参数有关

电阻封装大小与电阻值、额定功率有关

电容封装大小与电容值、额定电压有关

点感封装大小与电感值、额定电流有关

3）电阻、电容和电感的封装对性能的影响

答：电阻、电容、电感等元器件的封装形式对其性能有着重要的影响

主要表现在以下几个方面:

稳定性:不同封装形式的元器件的稳定性不同。

例如，同样是1%的电阻，在小型贴片封装和大型扁平封装中，前者的温漂更小，稳定性更好。

电感:电感的封装形式对其自身和周围环境的耦合效应也有影响，不同形式的电感对噪声和磁场的响应不同。

电容:电容的封装形式会影响其自身的感抗，同时也会对外部噪声和EMI有不同的响应。

温度系数:元器件的温度系数通常是考虑封装时需要考虑的因素之一，不同的封装形式会影响元器件的温度系数表现。

因此，在选择电阻、电容、电感等元器件时，需要结合具体的应用场景和性能需求，综合考虑元器件的封装形式等因素。

11、门电路

1) OD门和OC门的含义是什么 ?

答：OD门和OC门是相对于两个不同的元器件而命名的，OC门是相对于三极管而言，OD门是相对于MOS管。

OD(Open Drain，漏极开路)，主要作用是输入/输出低电平和高阻状态，具有很大的驱动能力，主要应用于缓冲器使用。

OC(Open Collector，集电极开路)，主要作用是输出集成电路，主要应用于连接不同的工作电位或用于外部电路需要更高电压的场合

2）为什么OD (开漏) 门和OC (开集) 门输出必须加上拉电阻

答：因为MOS 管和三极管关闭时，漏极D 和集电极C 是高阻态，输出无确定电平，必须提供上拉电平，确定高电平时的输出电压

3) 竞争与冒险是什么

答：竞争-冒险是数电中的一个概念

竞争是指门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象(即一个从0变为1，一个从1变为0)。而由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象就叫做竞争-冒险。

12、电源

1）DC-DC和LDO 的区别

答：DC-DC是指直流-直流电压变换器，通常指的是间接电压变换，即直流电压转交流电压再转直流电压。LDO是指低压差线性稳压器

DC-DC通过开关斩波、电感的磁电能量转换、电容滤波实现基本平滑的电压输出。关电源输出电流大，带负载能力强，转换效率高，但因为有开关动作，会有高频辐射。

DC-DC优点：DC-DC的优点是效率高，重载时可以达到96%，轻载时可以达到80%以上，输入电压范围较宽;而缺点是相于LDO输出纹波大，负载响差

LDO是通过调整三极管或MOS 管的输入输出电压差来实现固定的电压输出，基本元件是调整管和电压参考元件，电压转换的过程是连续平滑的，电路上没有开关动作。

LDO优点：负载响应好，输出纹波小;缺点是效率低，输入输出的电压差不能太大

2) 一般在消费电子产品中，电源部分使用的是DC-DC还是LDO

DC-DC是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，也称为直流斩波器。

这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制。

LDO是一种低压差线性稳压器。

多应用在ARM、FPGA、DSP和MCU上。因此消费类电子电源部分使用的多为LDO。

3）BUCK电感的纹波如何考虑，纹波与噪声的关系

答：BUCK电路中电感器的电流会产生纹波，这会导致电路的输出也出现纹波。

为了保证输出纹波的幅值和频率范围都在可接受的范围内，通常需要对电感进行合适的选择和设计。

在设计BUCK电路中的电感时，需要考虑以下几点:

电感的品质因数Q值，Q值越高，纹波越小。

电感的值，电感值越大，纹波越小。

电感的大小，物理大小越大，纹波越小。

电感的电流波形，方波和三角波都会影响电感的纹波。

BUCK电路中电感的纹波可以用公式 $\Delta IL=Vout*\Delta t/L$ 来计算，

其中 $\Delta IL$ 为电感电流的纹波

$Vout$ 为输出电压

$\Delta t$ 为电感电流的上升或下降时间，

$L$ 为电感值。

BUCK电路中的噪声可以分为两种类型:随机噪声和周期性噪声。

随机噪声源于电路中的热噪声和器件本身的噪声

可以用功率谱密度来描述;周期性噪声源于电路中的非线性元件和开关噪声,通常用纹波来表示。

在BUCK电路中，纹波和噪声之间存在一定的关系，通常纹波越小，噪声也会越小。

此外，如果在设计BUCK电路时选择合适的元件和减少非线性因素的影响，也可以有效降低噪声水平。

4) 开关电源的纹波噪声为什么比较大

答：开关电源的纹波噪声比较大，主要是由于以下几个原因:

(1)输入产生的低频纹波

(2)由于开关器件的硬开通和硬关断，产生尖脉冲造成的开关噪声，形成高频纹波

(3)寄生参数引起的共模纹波噪声

(4)功率器件结电容与线路寄生电感引起谐振噪声

(5)闭环调节控制引起的噪声。

5) 关于电源纹波噪声测试，怎么样减少误差

(1)尽量使用示波器最灵敏的量程档

(2)尽量使用小衰减比或无衰减的探头

(3可使用地线测试

13、逻辑电平

1）常用逻辑电平的关系

答：常用逻辑电平主要包括以下五种:

输入高电平门限Vih

输入低电平门限Vil

输出高电平门限Voh

输出低电平门限Vih

闽值电平门限Vt

这五种常用电平的关系是Voh>Vih>Vt>Vil>Vol。

14、集成运放

1）虚短和虚断是什么

答：虚短和虚断是模电中集成运放中的概念

虚短是指理想集成运放的处于线性状态时，可以把其两个输入端看作等电位，即近似为短路，但又不是真正的短路，因此称为虚短;

虚断是指理想集成运放的输入电阻无限大，即输入电阻近似为零，就好像运放两输入端断路，但又不是真正的断路，因此称为虚断。

2）同相跟随器是什么

答：同相跟随器又叫电压跟随器

是指在同相比例运算电路中，将输出电压的全部反馈到反相输入端形成的电路。(注意要与射极跟随器相区分:射极跟随器是基本共集放大电路)

3)在放大电路中，温漂概念，抑制温漂的方法包括下列哪些方法

答: 输入电压为零而输出电压的变化不为零的现象称为零点漂移现象

由于由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移简称温漂。

抑制温漂的方法如下:

(1)在电路中引入直流负反馈，例如典型的静态工作点稳定电路中 Re 所起的作用

(2)采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化

(3)采用特性相同的管子，使他们的温漂相互抵消，构成“差分放大电路”

4）功率放大器与电压放大器的区别

(1)功率放大器主要是放大信号的功率

而电压放大器主要是放大电压或增加信号的电压电平

(2)功率放大器的电流增益很高，>100，且可以处理较大的电流

而电压放大器电流增益较低，不能处理大电流，只是增加电压电平

(3)功率放大器的输出阻抗较低，达百 $\Omega$

而电压放大器输出阻抗很高，可达 10+k $\Omega$

(4)功率放大器的输入信号必须具有高幅度

而电压放大器可以处理低幅度的信号

5）甲类功率放大方式和乙类互补对称功放的主要区别

(1)甲类功放是指在信号的整个周期内(正波的正负两个半周)，放大器的任何功

率输出元件都不会出现电流截止 (即停止输出)的一类放大器。

甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真

(2)乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。

乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真

6) 放大电路频率补偿的概念，目的和方法分别是什么?

概念:频率补偿是为了改变频率特性，减小时钟和相位差，使输入输出频率同步频率补偿

目的:一是改善放大电路的高频特性，二是克服由于引入负反馈而可能出现自激振荡现象，使放大器能够稳定工作。

在放大电路中，由于晶体管结电容的存在常常会使放大电路频率响应的高频段不理想，为了解决这一问题，常用的方法就是在电路中引入负反馈。然后，负反馈的引入又引入了新的问题，那就是负反馈电路会出现自激振荡现象，所以为了使放大电路能够正常稳定工作，必须对放大电路进行频率补偿。

频率补偿的方法:频率补偿的方法可以分为超前补偿和滞后补偿，主要是通过接入一些阻

容元件来改变放大电路的开环增益在高频段的相频特性，目前使用最多的就是锁相环

7）集成运放选型时，需要考虑的基本参数有哪些

集成运放的主要性能参数包括开环差模增益、差模输入电阻、共模抑制比、输入失调电

压、输入失调电压的温漂、输入失调电流、输入失调电流的温漂、最大共模输入电压、最

大差模输入电压、-3dB带宽频率、单位增益带宽、转换速率。

15、晶振

1）无源晶振起振电容容量选择方法

答：起振电容的主要作用是协助起振和稳定振荡

其容量选择主要参考以下两点:

(1)考虑到不同的晶振特性不同，因此在原则上尽量参考晶振厂商推荐的电容

(2)在电容容量的许可范围内尽量选择容量较小的电容，以防容量过大增加晶振起振时间

16、信号干扰及滤波

1）信号干扰主要来源

答：信号干扰的来源多种多样，可以将其划分为内部干扰和外部干扰两种。

内部干扰主要来源是无源器件和有源器件的干扰

而外部干扰分为杂散干扰、互调干扰、阻塞干扰。

2）无源滤波器和有源滤波器的区别

无源滤波器由无源器件R、L、C 组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。

无源滤波器可分为两大类:调谐滤波器和高通滤波器。

无源滤波器结构简单、成本低廉、运行可靠性高，是应用广泛的被动式谐波治理方案。

有源滤波器由有源器件 (如集成运放) 和R、C 组成，不用电感L、体积小、重量轻。

有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

集成运放的开环电压增益和输入阻抗很高，输出电阻很小，构成有源滤波电路后有一定的电压放大和缓冲作用。

集成运放带宽有限，所以有源滤波器的工作频率做不高。

3）常见的滤波电路有哪几种

答：滤波电路一般分为无源滤波和有源滤波两大类:

(1)若滤波电路仅无源元件(电阻、电容、电感)组成则称无源滤波电路。

无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型/C滤波、 $LC-\prod$

型滤波和 $RC-\prod$ 型滤波等)。

(2)若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成

则称为有源滤波电路。

4) 怎么识别滤波器是低通、高通、带通还是带阻滤波器?

低通滤波器：信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零

高通滤波器：信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零

带通滤波器：信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零

带阻滤波器：信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定的电压放大倍数,且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零

17、差分信号

1）差分信号怎么布线

差分信号是指同时存在正负两个信号的信号，比如USB、HDMI、LVDS等标准都使用了差分信号技术，通过抵消噪声、提高信号传输质量。因此，对于差分信号的布线要特别注意，以下是一些建议:

1.尽量保持差分对的长度相等，以防止差分信号之间的时间差

2尽量使差分对的两根线距离相等，以避免不必要的互感和干扰。

3.差分对的两根线应尽量并排走，而不要拐弯曲折，以减少反射和串扰。

4.差分线和信号线之间应有一定的间隔，以避免互相干扰

5.如果需要跨PCB板传输差分信号，应使用差分对进行传输，避免信号互相干扰。

6.选择适合的差分对阻抗，并采用适当的终端电阻。

2）差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足，那么等长优先还是等距优先?

答：应该等长优先

差分信号是以信号的上升沿和下降沿的交点作为信号变化点的，走线不等长的话会使这个交点偏移，对信号的时序影响较大，另外还给差分信号中引入了共模的成分，降低信号的质量，增加了EMI。小范围的不等距对差分信号影响并不是很大，间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化，但因为差分对之间的耦合本身就不显著，所以阻抗变化范围也是很小的，通常在10%以内，只相当于一个过孔造成的反射，这对信号传输不会造成明显的影响

3) 共模抑制比越大越好还是越小越好

差模放大倍数越大越好，因为差模信号相当于是需要放大的有用信号

而共模放大倍数越小越好，因为共模信号的性质是那些需要被抑制掉的干扰信号。

因此共模抑制比越大，抑制共模信号的能力越强，则电路干扰越小。故共模抑制比越大越好。

18、同步电路和异步电路

1) 同步电路和异步电路概念

答：同步电路和异步电路是指同步时序电路和异步时序电路。

由于存储电路中触发器的动作特点不同，因此可以把时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两种。

同步时序电路所有的触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的

而在异步时序电路中，触发器状态的变化不是同时发生的。

19、PCB相关

1）为什么高频信号线的参考地平面要连续（即高频信号线不能跨岛) ?

答：参考地平面给高频信号线提供信号返回路径，返回路劲最好紧贴信号线，最小化电流环路的面积，这样有利于降低辐射、提高信号完整性。

如果参考地平面不连续则信号会自己寻找最小路径，这个返回路径可能和其他信号回路叠加，导致互相干扰。而且高频信号跨岛会使信号的特征阻抗产生特变，导致信号的反射和叠加，产生振铃现象

2）什么是通孔、盲孔和埋孔? 孔径多大可以做机械孔，孔径多小必须做激光孔?请问激光微型孔可以直接打在元件焊盘上吗，为什么?

通孔是贯穿整个PCB 的过孔

盲孔是从PCB 表层连接到内层的过孔

埋孔是埋在PCB 内层的过孔。

大多数PCB厂家的加工能力是这样的:

大于等于8mil 的过孔可以做机械孔

小于等于6mil 的过孔需要做激光孔

对小于等于6mil 的微型孔，在钻孔空间不够时，允许一部分过打在PCB 焊盘上

3) pcb的常用布线规则有哪些

PCB布线是一项较为重要且繁琐的工作，其规则有很大。

首先要知道布线优先次序，一般应该优先布关键信号线，即模拟小信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。其次布线的时候有以下常用的规则:

(1)走线方向控制规则:即相邻层的走线成正交结构;

(2)走线开环检查规则:不允许浮空布线;

(3)阻抗匹配原则:即同一网络的不限宽度应该一致;

(4)走线长度控制规则:即布线长度尽量短，以减少干扰

(5)角规则:即布线应该避免锐角和直角，一般为角线等

20、蜂鸣器

1）为何有源压电式蜂鸣器只需要接上额定直流电压即可发声? 这种蜂鸣器可以接音频输出信号作为普通喇叭用吗，为什么?

有源压电式蜂鸣器内部有振荡电路 (由晶体管或集成电路组成) 和驱动电路，所以只需提供直流电源即可发声。又因为内部振荡电路的振荡频率是固定的，所以只能发出一种声音，不能用于普通喇叭电路

21、示波器

1）示波器的带宽、采样频率和存储深度

答：示波器有三个关键指标:带宽、采样率和存储深度。

带宽是指输入信号通过示波器后衰减3dB时的最低频率，示波器常见的带宽是 100M 和 200M。

采样率是指示波器的采样次数 (Sa/s)，是示波器对信号的采样频率。

存储深度表示示波器可以保存的采样点的个，存储深度=采样率*采样时间。

22、单片机

1）单片机死机、跑飞的原因

答：单片机死机、跑飞一般可以归结为以下几个原因

1)单片机打开了中断但没有清除中断命令，导致程序一直进入中断，造成死机的假象

2)没有正确地处理中断向量

3)指针操作错误导致地址溢出

4)循环忘了给定义条件，造成死循环

5)堆栈溢出

2）DSP和单片机的区别，以及应用场合

DSP一般指的是数字信号处理器(开发板)，多用于数据算法处理，其具有强大的数据处理能

力和运行速度。

而单片机是一种集成电路芯片，单片机是一种系统设计方案，将计算机的CPU，定时器和多种接口集成在一片芯片上，可以满足多种应用场合。

在实际生活中，DSP的应用一般为DVD、蓝光播放器、电视机顶盒等，而单片机在工业控制领域，如数控机床，以及智能设备，例如智能音箱，消费类电子领域应用较多。

3) 单片机最小系统由哪几个部分组成?

单片机最小系统由五部分组成，分别是MCU(微处理控制单元)、电源、时钟电路/晶振、复

位电路、程序加载口。其中三要素是电源、时钟电路和复位电路。

4）MCU选取考虑

答：选择MCU时需要考虑以下几个方面

(1)性能:包括运行速度、存储容量、外设数量和类型等。根据具体应用场景选择不同的MCU型号

(2)功耗:需要考虑应用场景对功耗的要求。如果需要长时间运行，需要选择低功耗MCU。

(3)可靠性:需要考虑MCU的可靠性和稳定性。选择品牌知名、经过验证的MCU可以降低故障率

(4)成本:需要考虑MCU的成本和性价比，根据具体应用场景选择合适的MCU型号。

(5)生态环境:需要考虑MCU的开发工具、支持社区、示例代码等生态环境。

(6)供应链:需要考虑MCU的供应链稳定性和可靠性，避免由于MCU供应问题导致项目延误。

5) 单片机上电后没有运转，首先要检查什么?

首先应该确认电源电压是否正常。

用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的5V。

接下来就是检查复位引脚电压是否正常。

分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。

然后再检查晶振是否起振了

一般用示波器来看晶振引脚的波形，注意应该使用示波器探头的“10”档。

另一个办法是测量复位状态下的I0口电平，按住复位键不放，然后测量IO没接外部上拉的 PO口除外)的电压，看是否是高电平，如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。

23、名词解释

耦合:两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路，或由电路的一个部分传送到另一部分

去耦:阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路，防止发生不可预测的反馈，影响下一级放大器或其它电路正常工作

旁路: 将混有高频信号和低频信号的信号中的高频成分通过电子元器件 (通常是电容) 过滤掉，只允许低频信号输入到下一级，而不需要高频信号进入

滤波:滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措

UART: UniversalAsychronous Receiver/Transmitter.

通用异步接收器/发送器，能够完成异步通信

USRT: Universal Sychronous Receiver/Transmitter,

通用同步接收器/发送器，能够完成同步通信

USART: Universal Sychronous Asychronous Receiv-er/Transmitter，

通用同步异步接收器/发送器，能完成异步和同步通信

24、定理

1）什么是基尔霍夫定理? 本质是什么?

答:基尔霍夫定理分别指基尔霍夫电流定理(KCL)和基尔夫电压定理 (KVL)。

(1)KCL:对于任意集总电路的任一节点，在任意时刻，流出或者流进该节点的所有支路电

流的代数和为零;本质是电荷守恒定律

(2)KVL:对于任意集总电路中的任一回路，在任意时刻，沿着该回路的所有支路电压降的

代数和为零;本质是能量守恒定律