【硬件工程师面试宝典】常见面试题其二

简介: 检查单片机上电不运行:电源电压、时钟信号、复位电路、程序烧录。三极管特性:输出特性曲线和转移特性曲线。频率响应指系统对不同频率信号的响应,稳定要求幅度和相位不变。改变响应曲线方法:调整反馈、使用滤波器、改变元件参数。差分运放相位补偿通过在反馈回路加电容,波特图显示补偿效果。基本放大电路类型有共射、共集、共基,差分结构用于抗干扰和提高共模抑制比。电阻电容串联,电容电压为低通滤波,电阻电压为高通滤波。选择电阻考虑阻值、功率、温度系数、精度和尺寸。CMOS电路传递低电平用N管。电流偏置电路通过R1、Q1产生稳定电流。施密特电路回差电压由R1、R2决定。LC振荡器的哈特莱、科尔皮兹、克拉

17. 单片机上电后没有运转,首先要检查什么

当单片机上电后没有运转时,首先要检查以下几方面:

  1. 电源电压:确保电源电压稳定且符合单片机要求。
  2. 时钟信号:检查时钟电路是否正常工作,晶振是否振荡。
  3. 复位电路:确认复位电路是否正确连接,复位信号是否正常。
  4. 程序烧录:确保程序已正确烧录到单片机中。

18. 最基本的三极管曲线特性

三极管的基本曲线特性包括:

  1. 输出特性曲线:集电极电流 (IC) 与集电极-发射极电压 (V{CE}) 之间的关系,反映在不同基极电流 (I_B) 下的变化。
  2. 转移特性曲线:集电极电流 (I_C) 与基极电流 (I_B) 之间的关系,反映放大倍数。

19. 什么是频率响应,怎么才算是稳定的频率响应,简述改变频率响应曲线的几个方法?

频率响应是指系统对不同频率的输入信号的响应特性,通常用幅频特性和相频特性曲线表示。

稳定的频率响应:系统在整个工作频段内输出信号的幅度和相位保持稳定,没有显著的衰减或增益。

改变频率响应曲线的方法

  1. 增加或减少反馈:改变反馈网络的设计。
  2. 使用滤波器:加入高通、低通或带通滤波器。
  3. 改变元件参数:调整电阻、电容或电感的值。

20. 给出一个差分运放,如何进行相位补偿,并画补偿后的波特图

相位补偿通常通过在差分运放的反馈回路中加入电容器来实现。具体方法和波特图如下:

+-------+      +--------+        +------+
|       |      |        |        |      |
|  In+  |------|        |        |      |
|       |      |        |        |      |
|       |      |        |        |      |
|  In-  |------|        |        |      |
|       |      |        |        |      |
|       |      |        |        |      |
|  Out  |------|  Diff  |---C----|      |
|       |      |  Amp   |        |      |
|       |      |        |        |      |
|       |      |        |        |      |
|       |      +--------+        +------+

波特图补偿前后对比:

     /-----------\
    /             \
---/               \-------

21. 基本放大电路的种类及优缺点,广泛采用差分结构的原因?

基本放大电路的种类

  1. 共射极放大电路

    • 优点:增益高,输入输出阻抗适中。
    • 缺点:相位反转,频率响应一般。
  2. 共集电极放大电路

    • 优点:输入阻抗高,输出阻抗低,无相位反转。
    • 缺点:增益接近1,频率响应较好。
  3. 共基极放大电路

    • 优点:频率响应好,无相位反转。
    • 缺点:输入阻抗低,增益高。

广泛采用差分结构的原因

  • 抗干扰能力强。
  • 共模抑制比高。
  • 可以提供良好的增益和频率响应。

22. 给出一差分电路,已知其输出电压 Y+ 和 Y-,求共模分量和差模分量

共模分量:[ V_{CM} = \frac{Y+ + Y-}{2} ]

差模分量:[ V_{DM} = Y+ - Y- ]

23. 画出一个晶体管级的运放电路,说明原理

   Vcc
    |
   Rc
    |
   Q1
   /\
  |  |
  |  |
  Re
  |
 GND

原理:该电路是一个简单的共射极放大电路,Q1是三极管,通过控制基极电流可以放大输入信号。

24. 电阻 R 和电容 C 串联,输入电压为 R 和 C 之间的电压,输出电压分别为 C 上电压和 R 上电压,求这两种电路输出电压的频谱,判断这两种电路何为高通滤波器,何为低通滤波器。

  1. 电容上的电压:低通滤波器,输出电压在低频段通过,在高频段被衰减。
  2. 电阻上的电压:高通滤波器,输出电压在高频段通过,在低频段被衰减。

25. 选择电阻时要考虑什么?

  • 阻值:必须满足电路设计要求。
  • 功率额定值:能承受的最大功率。
  • 温度系数:阻值随温度变化的程度。
  • 精度:阻值的准确度。
  • 尺寸:物理尺寸和安装空间。

26. 在 CMOS 电路中,要有一个单管作为开关管精确传递模拟低电平,这个单管你会用 P 管还是 N 管,为什么?

在 CMOS 电路中,传递低电平时应使用 N 管,因为 N 管导通时,低电平传递更精确。

27. 画电流偏置的产生电路,并解释。

  Vcc
   |
  R1
   |
  Q1
   |
  R2
   |
 GND

解释:通过电阻 R1 和 Q1 的基极电流控制 Q1 的集电极电流,从而产生稳定的电流偏置。

28. 画出施密特电路,求回差电压。

 Vcc
  |
 R1
  |
+--+--+
|     |
|  Op-amp  |
|     |
+--+--+
  |  |
  R2 R3
  |  |
 GND Vout

回差电压:由正反馈网络(R1 和 R2)决定。回差电压 = ( \frac{R2}{R1+R2} \times Vcc )。

29. LC 正弦波振荡器有哪几种三点式振荡电路,分别画出其原理图。

  1. 哈特莱振荡器
  L1
+----+-------+
|    |       |
Vcc  |       L2
+----|       |
     C       |
     |       |
    GND     GND
  1. 科尔皮兹振荡器
     C1
+----||----+
|         |
|   L     |
|         |
+----||----+
     C2
  1. 克拉普振荡器
     C1
+----||----+
|         |
|   L     |
|         |
+----||----+
     C2
|         |
C3        |
|         |
GND      GND

30. DAC 和 ADC 的实现各有哪些方法?

DAC 的实现方法

  • 计数 DAC
  • 加权电阻 DAC
  • 电流舵 DAC

ADC 的实现方法

  • 间接比较 ADC(如逐次逼近 ADC)
  • 直接比较 ADC(如闪速 ADC)
  • 双积分 ADC

31. A/D 电路组成、工作原理

组成

  • 采样保持电路
  • 模数转换器
  • 参考电压源

工作原理:输入模拟信号通过采样保持电路保持稳定电压,再通过模数转换器转换为数字信号。

32. 为什么一个标准的倒相器中 P 管的宽长比要比 N 管的宽长比大?

因为 P 管的电子迁移率比 N 管低,为了使 P 管和 N 管具有相同的导通电流,P 管的宽长比需要比 N 管大。

33. 锁相环有哪几部分组成?

  • 相位检测器
  • 低通滤波器
    -

    压控振荡器

  • 分频器(可选)

34. 用逻辑门和 CMOS 电路实现 AB+CD

A---| AND |---\
B---|      |    |
                |---| OR |--- Out
C---| AND |---/
D---|      |

35. 用一个二选一 MUX 和一个 INV 实现异或

A -----|       |
B -----| MUX   |
A ----| INV  |   |
B -----|       |--- Out
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