硬件设计工程师面试问答（一）

1、请解释电阻、电容、电感封装的含义：0402、0603、0805。
表示的是尺寸参数。0402:40*20mil；0603:60*30mil；0805:80*50mil。
2、请问电阻、电容、电感的封装大小分别与什么参数有关？
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；电感封装大小与电感量、额定电流有关。
3、请简述压敏电阻工作原理？
当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，电阻的阻值降低，从而将浪涌能量泄放掉，并将浪涌电压限制在一定的幅度。
4、某磁珠的参数为100R@100MHz，请解释参数的含义。
在100MHz 频率下的阻抗值是100 欧姆。
5、请问共模电感的作用是什么？
抑制共模干扰。
6、绿色发光二极管的导通压降大概是多少伏？
2V 左右
7、请列举您知道的二极管型号。
1N4148、1N4001、1N4007、
8、请列举您知道的NPN 三极管型号。
S9013、S9014
9、请列举您知道的PNP 三极管型号。
S9012
10、为什么OD（开漏）门和OC（开集）门输出必须加上拉电阻？
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。
11、列举您知道的LDO（低压差线性稳压器）的型号。（稳压芯片）
AMS1117、LM7805、LM7905、LM317、LM337
12、请简述一下DC-DC 和LDO 的区别。
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。
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 电路的特点是输出电压纹波很小，带负载能力较弱，转换效率较低。
13、请列举您知道的51 单片机型号。
AT89C51、AT89S52
14、请解释WatchDog（看门狗）的工作原理。
看门狗有两个重要信号：时钟输入和复位输出。电路工作时，CPU 送出时钟信号给看门狗，即喂狗。如果系统出现故障，CPU 无法送出连续的时钟信号，看门狗即输出复位信号给CPU，复位系统。

  看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是：看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平)，这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。

15、晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法，请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，输入电阻大小居中，输出电阻较大，频带较窄，适用于一般放大。
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。

  怎样判断三种BIT放大电路的三种组态：
    只需要搞清楚信号输入和输出就可以了。
  从基极输入，集电极输出的为共发射极放大电路。
  从基极输入，发射极输出的为共集电极放大电路。
  从发射极输入，集电极输出的为共基极放大电路。

16、多级放大电路的级间耦合方式有哪几种？哪种耦合方式的电路零点偏移最严重？哪种耦合方式可以实现阻抗变换？
有三种耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。直接耦合的电路零点漂移最严重，变压器耦合的电路可以实现阻抗变换。
17、名词解释：耦合、去耦、旁路、滤波。
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施。
18、什么是竞争与冒险？
逻辑电路中，由与门的输入信号经过不同的延时，到达门的时间不一致，这种情况叫竞争。由于竞争而导致输出产生毛刺（瞬间错误），这一现象叫冒险。
19、无源滤波器和有源滤波器有什么区别？
无源滤波器由无源器件R、L、C 组成。无源滤波器可分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。
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。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗很高，输出电阻很小。所以有一定的电压放大和缓冲作用，但是集成运放带宽有限，所以有源滤波器的工作频率做不高。
20、请问锁相环由哪几部分组成？
由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成。
21、请问RS-232C 标准的逻辑0 和逻辑1 电压范围是多少？
RS-232C 电气标准是负逻辑，逻辑0 的电压范围是+5V~ +15V，逻辑1 的电压范围是-5V ~ -15V。-5V~+5V 为不稳定区。
22、名词解释：UART、USRT、USART。
UART：通用异步接收器/发送器，能够完成异步通信。
USRT：通用同步接收器/发送器，能够完成同步通信。
USART：通用同步异步接收器/发送器，能完成异步和同步通信。
23、请问串口异步通信的字符帧格式由哪几部分组成？
由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成。

  对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。

24、电磁干扰的三要素是什么？
电磁干扰源、干扰传播路径和干扰敏感设备。
25、请解释一下什么是串扰和振铃。
串扰：串扰是指一个信号被其它信号干扰，作用原理是电磁场耦合。信号线之间的互感和互容会引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。
振铃：是因为信号线本身阻抗不匹配导致信号发生反射和叠加，从而使信号出现了振荡波形。
26、您所遇到的需要控制单端阻抗为50 欧姆、75 欧姆的信号有哪些？您所遇到的需要控制差分阻抗为90 欧姆、100 欧姆、120欧姆的信号有哪些？、
一般的高频信号线均为50 欧姆~60 欧姆。75 欧姆主要是视频信号线。USB 信号线差分阻抗为90 欧姆，以太网差分信号线差分阻抗为100 欧姆。RS422、RS485、CAN 差分信号的差分阻抗为120 欧姆。
27、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，那么请问是等长优先还是等距优先？
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。
28、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）？
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。
29、请问过孔有哪两个寄生参数？这两个寄生参数对电路有什么影响？
过孔有两寄生参数：寄生电容和寄生电感。
寄生电容会延长信号的上升时间，降低电路的速度。寄生电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效果。
30、您知道的计算PCB 阻抗的软件都有哪些？
Polar Si6000、Polar Si8000、Polar Si9000
31、请列举您知道的PCB 厂家。
立创商城 、捷达
32、示波器铭牌一般都会标识两个参数，比如泰克TDS1002B 示波器标识的60MHz 和1GS/s，请解释这两个参数的含义。
60MHz 是指示波器的带宽，即正常可以测量60MHz 频率以下的信号。1GS/s 是指示波器的采样速率，每秒最多采样1G个点。
33、当采样信号的频率低于被采样信号的最高频率时，采样所得的信号中混入了虚假的低频分量，这种现象叫做什么？
这种现象叫做频率混叠。
34、原码、反码、补码
正数的原码、反码、补码都相同
负数的反码是将其原码除符号位之外的各位求反
负数的补码是将其原码除符号位之外的各位求反之后在末位再加1
35、数字电路中常采用0.1uF 贴片电容作为滤波电容，该电容的等效串联电感典型值是5nH。请问该电容用于什么频率以下的滤波？

36、为何电源的滤波电路常常是大电容配合小电容滤波（比如220uF 电解电容配合0.1uF 贴片电容）？
一般来说，电解电容和钽电容的谐振频率比较低，对低频噪声的滤波效果比较好；贴片电容谐振频率比较高，对高频噪声的滤波效果比较好。对于电源电路，由于整个PCB 板上的噪声都加到了它的上面，包括了低频噪声和高频噪声。要对电源噪声实现比较好的滤波效果，滤波电路必须在较宽的频率范围内对噪声呈现低阻抗，单独用一种电容是达不到这种效果的，必须采取大的电解电容（或钽电容）并联贴片小电容的方式。
37、请画出二极管和电阻组成的二输入与门、二输入或门。

38、下图所示电路，已知Vcc=15V，β=100，UBE=0.7V。请问：（1）Rb=50KΩ 时，uo=？（2）若T 临界饱和，则Rb=?

（1）Ib=1.3V/50K=0.026mA，Ic=βIb=2.6mA，Uo=UCE=Vcc-Ic*Rc=15-13=2V
（2）临界饱和时Uce=Ube=0.7V，Ic=14.3V/5K=2.86mA，Ib=0.0286mA，Rb=1.3V/0.0286mA=45.45KΩ

  放大区：发射结正偏，集电结反偏。
    饱和区：发射结和集电结正偏 （Vce<=V be）。临界饱和状态：Vce=Vbe
    截至区：发射结和集电结反偏

39、请写出下图中A 和Y 的逻辑关系。

Y=/A，这是CMOS 结构的非门。

  三个管脚从上到下：
    漏极 d (drain)
    栅极 g (gate)
    源极 s (source)
    N MOSFET  :  箭头朝里  要求：V gs > V tn   (两者相反)
    P MOSFET  :  箭头朝外  要求：V gs < V tn

40、如果一个BGA 封装的CPU 芯片焊接到PCB 上后，因为焊接不良的原因导致某些信号开路，并且某些信号与旁边的信号短路，请问如何定位这两种故障，把开路和短路的信号找出来？
因为一般IC 的IO 端口都包含了类似下图所示的保护二极管电路，所以可以用数字万用表的二极管档来判断端口特性。测试方法是：正极接地，负极接需要测试的信号焊盘。如果PCB 焊盘开路，则万用表跟什么都没连接一样，读数没有任何变化，
万用表显示为“1”。如果有两个以上的信号短接在一起，则万用表的读数会比测量正常的信号的读数偏小，因为有两个以上的保护二极管电路并联到一起了。
41、请用D 触发器画一个二分频电路。

42、请画出RC 微分电路和RC 积分电路。

  微分电路：
    积分电路：
   

43、桥式整流电路。

44、下图是某直流电源的输入电路，请分析图中每个元器件的作用。请问稳压管Z1 可以放在保险丝F1 之前吗？为什么？

J3 是输入插座，用于连接输入电源。VD1 是防止反接的二极管，要选反向击穿电压大，正向导通电流大，导通压降小的整流二极管，比如肖特基势垒整流二极管。F1 是限流的保险丝，最好选择有可恢复的，比如自恢复PTC 保险丝。C104、C107 是0.1uF 的滤波电容，和L8 一起组成一个π型滤波电路，滤除高频噪声。L8 是60Ω@100MHz 的磁珠，用于滤除高频干扰，同时起到一定的限流作用。E18 是22uF 的B 型钽电容，用于滤除电源中的低频噪声。Z1 是18V/0.5W 的稳压二极管，防止输出电压大于18V。Z1 不能放在F1 之前，因为大多数稳压二极管失效之后是短路状态，这样输入电压VDC_IN 经过VD1 被短路到地，没有起到保护输入电压的作用。