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硬件工程师笔试填空题(硬件工程师 月薪1万 面试题)

张世龙2021年12月21日 00:46天道酬勤1170

一、电路分析:

一、竞争与冒险

根据组合逻辑,输入端子不同通道的数字信号经过不同的延迟时间,到达其栅极的时间不一致被称为冲突。 因此,输出端有可能发生短时间脉冲(尖峰脉冲)的现象称为冒险。

常用的消除竞争风险的方法有:对输入端子施加滤波电容、输入选通脉冲、修改逻辑设计等。

2、同步和异步

同步逻辑在时钟之间有一定的因果关系。 异步逻辑是指各时钟之间没有一定的因果关系。

同步电路:由于存储电路内所有触发器的时钟输入端连接在同一时钟源上,所以所有触发器的状态变化与施加的时钟信号同步。

异步电路:电路中没有统一的时钟。 一些触发器的时钟输入端连接到时钟脉冲源。 只有这些触发器的状态变化与时钟脉冲同步,其他触发器的状态变化不与时钟脉冲同步。

异步电路不使用时钟脉冲进行同步,其子系统使用特殊的“开始”信号和“完成”信号进行同步;

同步是指双方有共同的时钟,发送时接收方准备同时接收。 异步双方不需要通用的时钟。 也就是说,接收方不知道发送方什么时候发送,所以在发送的信息中,需要开始位等催促接收方开始接收的信息。 结束时有停止位。

3、模拟软件: Proteus

4、设置和保持时间

Setup/hold time是测试芯片的输入信号和时钟信号之间的时间请求。 安装时间是指在触发器的时钟信号上升之前,数据稳定的时间。 输入信号必须在时钟上升(例如上升有效)的t个时间之前到达芯片,该t是设置时间。 如果不满足setup time,则不能用这个时钟向触发器输入这个数据,而只在下一个时钟的上升沿向触发器输入数据。 保持时间是指触发器的时钟信号上升沿以来,数据变为恒定的时间。 如果hold time不够,数据也无法打入触发器。

5、IC设计中同步复位和异步复位的区别

同步复位在时钟沿收集复位信号,完成复位动作。 异步复位与时钟无关,只要复位信号满足条件,就完成复位动作。 非同步复位对复位信号的要求高,不可能有毛刺,如果与时钟的关系不确定,也有可能成为准稳定状态。

6、常用水平标准

TTL :晶体管-晶体管逻辑门

CMOS :互补金属氧化物半导体

LV TTL (低压端口)、LVCMOS (低压端口):3.3V、2.5V

RS232、RS485

7、TTL级和CMOS级

TTL级和CMOS级的标准

TTL电平: 5V供电

输出L: 0.4V; H:2.4V 1

输入L: 0.8V; H:2.0V 0

CMOS电平:(通常为12V供电) )。

输出L: 0.1*Vcc; H:0.9*Vcc

输入L: 0.3*Vcc; (h ) h:0.7 *伏抄送。

CMOS电路阈值(电源电压5 v (5v ) ) () ) ) () ) ) ) ) ) ) ) )。

o hmin=4.5v体积最大=0.5v

VIHmin=3.5V VILmax=1.5V

特性差异:

CMOS是场效应晶体管结构,TTL是双极晶体管结构;

CMOS的逻辑电平范围比较大(3~15V ),TTL只在5V下工作;

CMOS高低等级之间的差异较大,抗干扰能力强,TTL差异小,抗干扰能力差;

CMOS功耗小,TTL功耗大(1~5mA/门);

CMOS的工作频率比TTL稍低,但高速CMOS速度与TTL大致相等。

8、RS232和RS485级

RS232 :采用三线式传输的分别是TXD\RXD\GND。 其中,TXD是发送信号,RXD是接收信号。

在全双工、RS232中,所有信号线的电压都处于负的逻辑关系。 也就是说:

-15v ~ -3v表示1

3v ~ 15v表示0

RS485 )采用差动传输(平衡传输)方式,半双工,通常有两根导线a、b。 AB间的电位差u为UA-UB:

无终端电阻AB电位差:2 ~ 6v逻辑‘1’;

-2 ~ -6v逻辑‘0’;

带终端电阻的AB电位差:大于200mv的逻辑‘1’;

-200mv逻辑小于‘0’; 注意: AB间的电压差在200mv以上。

波特率的计算:如图所示,9位(1开始位8个数据位)的传输所需的时间为79us。 可以推测在1s中传输的数据量为1/0.000079*9=113924,波特率为115200。 RS485的波特率计算也是如此。 (在二进制系统中,波特率等于比特率)

终端电阻以消耗通信电缆的信号反射为目的,其原因有两个。 阻抗的不连续饮酒阻抗不匹配。

9、can总线

要点(显性和隐性水平) :

显性位是指,无论总线上的各个节点想要将总线驱动到什么水平,只要一个节点被显性位驱动,总线就表现为显性位的水平; 隐藏的位相反,只是

有各节点都不将总线驱动成显性位的电平,总线才表现为隐性位对应的电平。显性位电平为Vh-Vl=2V,逻辑上为“0”;隐性位电平为Vh-Vl=0V,逻辑上为“1”。

CAN总线在没有节点传输报文时是一直处于隐性状态。当有节点传输报文时显性覆盖隐性,由于CAN总线是一种串行总线,也就是说报文是一位一位的传输的,而且是数字信号(0和1),1代表隐性,0代表显性。在传送报文的过程中是显隐交替的,就像二进制数字0101001等,这样就能把信息发送出去,而总线空闲的时候是一直处于隐性的。

“显性”具有“优先”的意味,总线上执行逻辑上的线“与”时,只要有一个单元输出显性电平,总线上即为显性电平;只有所有的单元都输出隐性电平,总线上才为隐性电平。(显性电平比隐性电平更强)

隐性(逻辑‘1’): H=2.5V,L=2.5V,H-L=0V

显示(逻辑‘0’): H=3.5V,L=1.5V,H-L=2V

共同点:CAN_BUS空闲状态为隐性状态,相当于串口通信(232/485)的停止位‘1’;当准备发送数据时,CAN_BUS的状态由隐性变成显性,相当于串口通信(232/485)的起始位‘0’。

10、KNX BUS

1、 概述:KNX是Konnex的缩写。1999年5月,欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会,提出了KNX协议。该协议以EIB为基础,兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范,并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点,提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。

2、 总线框架:

A、 总线—区域总线(15条)—主干道(15条)—总线设备(64个)

B、 15*15*64=14400个设备

C、 三种结构:线形、树形、和星形

D、 KNX总线协议遵循OSI模型协议规范,并进行了合理的简化。由物理层、数据链接层、网络层、传输层和应用层组成,会话层和表示层的功能则并入应用层与传输层

3、 配置模式:

A、S-Mode (system系统模式)

B、E-Mode (Essential简单模式)

4、 所有的总线设备连接到 KNX 介质上 ( 这些介质包括双绞线、射频、电力线或 IP/Ethernet), 它们可以进行信息交换。总线设备可以是传感器也可以是执行器,所有这些功能通过一个统一的系统就可以进行控制、监视和发送信号,不需要额外的控制中心。

5、 KNX电缆由一对双绞线组成,其中一条双绞线用于数据传输(红色为CE+ 黑色为CE-),另一条双绞线给电子器件提供电源。

6、 所有的信号在总线上都是以串行异步传输(广播)的形式进行传播,也就是说在任何时候,所有的总线设备总是同时接收到总线上的信息,只要总线上不再传输信息时,总线设备即可独立决定将报文发送到总线上。

11、SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)

是一种高速的,全双工,同步的通信总线,至少四根线;

SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(使能)。

12、以太网

13、推挽电路和开漏输出

推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;推挽结构一般是指两个三极管的B极和E极接在一起,总是一个三极管导通时另一个三极管截止。

开漏输出:输出端相当于一个NPN三极管,集电极悬空,只能输出低电平或者高阻态,必须加一个上拉电阻输出高电平。开漏输出可以将多个输出短接,共用一个上拉,此时这些开漏输出的驱动PIN_A、PIN_B、PIN_C“与”的关系

14、DC-DC电源和LDO电源

LDO:low dropout voltage regulator 低压差线性稳压器,故名思意,为线性的稳压器,仅能使用在降压应用中。也就是输出电压必需小于输入电压。优点:稳定性好,负载响应快。输出纹波小,外围元器件少。

缺点:效率低,输入输出的电压差不能太大。负载不能太大,目前最大的LDO为5A(但要保证5A的输出还有很多的限制条件)

DC/DC:直流电压转直流电压。严格来讲,LDO也是DC/DC的一种,但目前DC/DC多指开关电源。 包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点,随着集成度的提高,许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容;但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。

优点:效率高,输入电压范围较宽。

缺点:负载响应比LDO差,输出纹波比LDO大。

15、基尔霍夫定律

电压定律(回路定律):电路中沿任何一个回路的所有电压的代数和为0;

电流定律(节点定律):流入一个节点的所有电流之和等于流出该节点的所有电流之和。

16、数字电路和模拟电路区别

数字电路只关心高低电平,模拟电路是连续变化的模拟量,表现形式为电压和电流的连续波动

二、常用的元器件:

1、电阻resistance:固定电阻(色环电阻/贴片电阻)、热敏电阻、光敏电阻、数字可调电阻

基本作用:限制电流和调节电压;

2、电容capacitance:陶瓷电容、铝电解电容、薄膜电容、纸介电容、云母电容

基本作用:存储能量(以电场方式)和隔直通交(滤波/旁路);

容抗和电容成反比,和频率也成反比。如果容抗用Xc表示,电容用C表示,频率用f表示,那么Xc=1/(2πfC)

3、电感inductance:磁芯电感、空心电感、可调电感、阻流电感

基本作用:存储能量(以磁场方式)和阻交通直(抑制流过它的电流突然变化)

电磁感应只有在外施电压或者电流随时间增大或减小的变化过程中才会产生。

重点:电感的能量存储特性可以被用在开关电源电路中,如图升压电路。当mos管打开,电感存储能量,由二极管隔断的负载由电容存储能量供给。当MOS管关断时,存储在mos管的能量叠加到5V电源(达到升压的效果)。此时,电感给电容充电,同时供给负载电流。

4、磁珠:用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号,像一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHZ。 磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。

4、二极管:正向导通,反向截至;(PN结二极管、肖特基二极管、稳压(齐纳)二极管、发光二极管、变容二极管)

硅管:压降是0.7V左右,耐压高但开关速度慢,常用低频整流和开关;

锗管:压降是0.2V左右,阈值电压小,常用于RF信号检测和低电压电平电路;

肖特基二极管:压降是0.4V左右,耐压低但开关速度快,常用高频整流和开关。

二极管选项考虑五大因素:反向峰值电压/最大整流电流/响应速度/反向漏电流/最大正向压降。

5、三极管(晶体管):NPN,PNP三极管;用于开关和放大电路

术语:截止区、放大区、饱和区、偏置和静态工作点Q。

放大区电流增益:Ic=B*Ib,B是电流增益,典型值10-500,Ic最大为80-600mA。只有工作在放大区,即对于流过晶体管的电流和加在晶体管电压大小都有限制的,才存在电流增益。当Ib过大或过小,放大系数B都会变小。只有Ib为常量,即静态工作点才由有最大的电流增益。

放大区:Ie=Ic+Ib=(B+1)Ib

达林顿管:把两个三极管连在一起,工作电流更大,放大倍数B更大(2B)等效晶体管电路。

6、MOS管(场效应管):结型场效应管、金属氧化物晶体管(耗尽型和增强型)、单结场效应管。除了增强型导通方向跟晶体管一致,其他均相反。常用是增强型。

普通晶体管是电流控制元件,通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流的目的,到信号源必须提供一定的电流才能工作。

MOS管则是电压控制元件,它的输出电流决定于输入端电压的大小,基本上不需要信号源提供电流,所以它的输入电阻很高,这是它的突出特点。它广泛应用于放大电路和数字电路。

7、运算放大器

负反馈:把输出信号反馈到反相输入端,输出端输出信号电压取决与反馈电阻。

计算公式:Vout=-Vin(Rf/Rin)。反馈电阻越大,输出越大,输出反馈到输入的值就越小。

8、逻辑门电路

非门NOT、与门AND、与非门NAND、或门OR、或非门NOR

异或门XOR

同或门XNOR

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