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硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

來源:深圳市楚英豪科技有限公司   2024年08月14日 15:48  

硬件是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),在設(shè)計(jì)過程中都會(huì)遇到或多或少的問題,本文中總結(jié)了非常基礎(chǔ)的60個(gè)問題,供大家參考。

1、請(qǐng)說明一下濾波磁珠和濾波電感的區(qū)別。


磁珠由導(dǎo)線穿過鐵氧體組成,直流電阻很小,在低頻時(shí)阻抗也很小,對(duì)直流信號(hào)幾乎沒有影響。

在高頻(幾十兆赫茲以上)時(shí)磁珠阻抗比較大,高頻電磁場(chǎng)在鐵氧體材料上產(chǎn)生渦流,使高頻干擾信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉。

磁珠常用于高頻電路模塊的電源濾波和高頻信號(hào)回路濾波,抑制EMI干擾。

電感由線圈和磁芯組成,直流電阻較小,電感量較大。電感多用于中低頻電路的濾波,側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾,其應(yīng)用頻率在幾十兆赫茲以下。





 02 

2、請(qǐng)解釋電阻、電容、電感封裝的含義:0402、0603、0805。


表示的是封裝尺寸參數(shù):0402:40*20mil;0603:60*30m;0805:80*50mil。




 03 

3、請(qǐng)說明以下字母所代表的電容的精度:J、K、M、Z。


J——±5%;

K——±10%;

M——±20%;

Z——+80%~-20%





 04 

4、請(qǐng)問電阻、電容、電感的封裝大小分別與什么參數(shù)有關(guān)?


電阻封裝大小與電阻值、額定功率有關(guān);

電容封裝大小與電容值、額定電壓有關(guān);

電感封裝大小與電感量、額定電流有關(guān)。





 05 

5、電阻選型需要注意哪些參數(shù)?


電阻值、精度、功率(在實(shí)際電路上換算出承受最大電流、最大電壓)、封裝。





 06 

6、電容選型需要注意哪些參數(shù)?


電容值、精度、耐壓、封裝。





 07 

7、電感選型需要注意哪些參數(shù)?


電感量(包括測(cè)量頻率)、精度、最大承受電流、封裝。





 08 

8、磁珠選型需要注意哪些參數(shù)?


阻抗值(包括測(cè)量頻率)、精度、最大承受電流、直流電阻(換算出最大直流壓降)、封裝。





 09 

9、整流二極管選型需要注意哪些參數(shù)?


最大整流電流、最大反向工作電壓、正向?qū)▔航怠⒎庋b。




 10 

10、開關(guān)MOS管選型需要注意哪些參數(shù)?


最小開啟電壓Vgs(th)、最大柵源電壓Vgs(max)、最大漏源電壓Vds、最大漏源電流Id、導(dǎo)通電阻Rds(on)、耗散功率、封裝。




 11 

11、直流電源的輸出濾波電容,應(yīng)如何根據(jù)實(shí)際工作電壓選擇電容的額定電壓參數(shù)?


電容的額定電壓應(yīng)該稍大于直流輸出電壓,根據(jù)電容額定電壓標(biāo)稱值,選1.2~2倍直流輸出電壓即可。




 12 

12、理想電容兩端的電壓和電流的相位關(guān)系是:同相、反相、電壓超前電流90°、電流超前電壓90°?


電流超前電壓90°。




 13 

13、請(qǐng)列舉您知道的二極管品牌?


DIODES、FAIRCHILD、FH風(fēng)華、FormosaMS、IR、MCC、MOTOROLA、ONSemi、PHILIPS、RECTRON、ROHM、TOREX、TSC、VISHAY、WTE、XUYANG




 14 

14、請(qǐng)列舉一下零電阻的作用。


1)線路上的跨接跳線;

2)可選的配置電路;

3)調(diào)試預(yù)留位置;

4)保險(xiǎn)絲;

5)不同地的單點(diǎn)連接。




 15 

15、請(qǐng)簡(jiǎn)述壓敏電阻工作原理。


當(dāng)壓敏電阻上的電壓超過一定幅度時(shí),電阻的阻值降低,從而將浪涌能量泄放掉,并將浪涌電壓限制在一定的幅度。




 16 

16、請(qǐng)簡(jiǎn)述PTC熱敏電阻作為電源電路保險(xiǎn)絲的工作原理。


當(dāng)電源輸入電壓增大或負(fù)載過大導(dǎo)致電流異常增大的時(shí)候,PTC熱敏電阻因?yàn)闇囟仍龃蠖蛊涞刃щ娮柩杆僭龃?,從而使輸出電壓下降,減小輸出電流。

當(dāng)故障去除,PTC熱敏電阻恢復(fù)到常溫,其電阻又變的很小,電源電路恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。




 17 

17、常見貼片電容的材質(zhì)有:X7R、X5R、Y5V、NPO(COG)、Z5U。請(qǐng)問電容值和介質(zhì)損耗的電容是哪一種?


電容值和介質(zhì)損的是NPO(COG)材質(zhì)電容。




 18 

18、某磁珠的參數(shù)為100R@100MHz,請(qǐng)解釋參數(shù)的含義。


在100MHz頻率下的阻抗值是100歐姆。




 19 

19、請(qǐng)列舉一下上拉電阻的作用。


1)上電復(fù)位時(shí),端口電平配置;

2)OC和OD門上拉確定高電平;

3)提高輸出端口的高電平;

4)加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力;

5)降低輸入阻抗,防止靜電損傷;

6)提高總線的抗電磁干擾能力;

7)匹配電阻,抑制反射波干擾。




 20 

20、請(qǐng)問共模電感的作用是什么?


抑制共模干擾。




 21 

21、半導(dǎo)體或芯片的 0.25um、 0.18um、 90nm、 7nm工藝指的是什么?。


這些數(shù)字表示制作半導(dǎo)體或芯片的技術(shù)節(jié)點(diǎn),也稱作工藝節(jié)點(diǎn)。實(shí)際物理意義有“半節(jié)距”、“物理柵長(zhǎng)”、“制程線寬”等。

半導(dǎo)體業(yè)界通常使用“半節(jié)距”、“物理柵長(zhǎng)( MOS管柵極的長(zhǎng)度)”和“結(jié)深”等參數(shù)來描述芯片的集成度,這些參數(shù)越小,芯片的集成度越高。

舉個(gè)例子,某種芯片采用 90nm工藝,其中半節(jié)距為 90nm,而晶體管的物理柵長(zhǎng)為 37nm。半節(jié)距,是指芯片內(nèi)部互聯(lián)線間距離的一半, 也即光刻間距的一半。

由于歷年來每一個(gè)新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)總是用于制造 DRAM芯片, 因此最新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)往往是指 DRAM的半節(jié)距。

另外, 在技術(shù)文章中還有兩種與“半節(jié)距”意義相近的表達(dá)方式,就是“線寬”、“線距”和“特征尺寸”,如果線寬等于線距,則半節(jié)距就等于線寬、線距,它們不過是對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)的不同表達(dá)。




 22 

22、綠色發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降大概是多少伏?


2V 左右。




 23 

23、變?nèi)荻O管和穩(wěn)壓二極管正常工作狀態(tài)下,應(yīng)該加什么樣的電壓:正向、反向、前者正向后者反向、前者反向后者正向?


均應(yīng)加反向電壓。




 24 

24、如果一個(gè) LED指示燈沒有定義顏色,紅、綠、黃、橙、藍(lán)、白色你會(huì)選擇哪一種,為什么?


按照使用習(xí)慣,電源指示燈用紅色,信號(hào)指示燈用綠色,這兩種顏色的LED燈技術(shù)便宜。




 25 

25、請(qǐng)簡(jiǎn)述 TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的工作原理。


當(dāng) TVS上的電壓超過一定幅度時(shí),器件迅速導(dǎo)通,從而將浪涌能量泄放掉,并將浪涌電壓限制在一定的幅度。




 26 

26、現(xiàn)今的兩類可編程邏輯器件是什么,他們有什么區(qū)別?


FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和 CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)是現(xiàn)今的兩類可編程邏輯器件。FPGA是基于查找表結(jié)構(gòu)的, CPLD是基于乘積項(xiàng)結(jié)構(gòu)的。




 27 

27、請(qǐng)列舉您知道的二極管類型?


開關(guān)二極管(小信號(hào)二極管)、肖特基二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管(齊納二極管)、瞬態(tài)電壓抑制二極管( TVS)、變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管( LED)。




 28 

28、請(qǐng)簡(jiǎn)要說明基爾霍夫電流定律( KCL)和基爾霍夫電壓定律( KVL)。


基爾霍夫電流定律( KCL)是指集總電路中任何時(shí)刻流進(jìn)任一電路節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。基爾霍夫電壓定律( KVL)是指集總電路中任何時(shí)刻任一閉合電路支路的電壓之和都為零。




 29 

29、模擬集成電路的輸入一般采用何種電路:共發(fā)射極電路、共基極電路、差分電路、共集電極電路?


為了抑制溫飄和提高精度,一般采用差分輸入電路。




 30 

30、什么是反饋?反饋的作用是什么?


反饋是將放大器輸出信號(hào) ( 電壓或電流 ) 的一部分或全部, 回收到放大器輸入端與輸入信號(hào)進(jìn)行比較 ( 相加或相減 ) , 并用比較所得的有效輸入信號(hào)去控制輸出, 負(fù)反饋可以用來穩(wěn)定輸出信號(hào)或者增益, 也可以擴(kuò)展通頻帶, 特別適合于自動(dòng)控制系統(tǒng)。正反饋可以形成振蕩, 適合振蕩電路和波形發(fā)生電路。




 31 

31、三極管的 β 參數(shù)反映的是什么能力:電流控制電流、電流控制電壓、電壓控制電流、電壓控制電壓? 


β 值反映的是基極電流對(duì)集電極和發(fā)射極電流的控制能力, 所以屬于電流控制電流的能力。




 32 

32、為什么 OD(開漏)門和 OC(開集)門輸出必須加上拉電阻?


因?yàn)?MOS管和三極管關(guān)閉時(shí),漏極D和集電極 C是高阻態(tài),輸出無確定電平,實(shí)際應(yīng)用必須通過電阻上拉至確定電平。




 33 

33、電路產(chǎn)生自激振蕩的幅值條件和相位條件是什么?


幅值條件是:|AF| ≥1

相位條件是:φ A+φ F=2nπ ( n=0,1,2,... )




 34 

34、請(qǐng)列舉三種典型的ESD模型。


人體模型( HBM)、機(jī)器模型(MM)、帶電器件模型(CDM)。




 35 

35、請(qǐng)簡(jiǎn)述一下 DC-DC和 LDO的區(qū)別。


DC-DC 通過開關(guān)斬波、電感的磁電能量轉(zhuǎn)換、電容濾波實(shí)現(xiàn)基本平滑的電壓輸出。

關(guān)電源輸出電流大,帶負(fù)載能力強(qiáng),轉(zhuǎn)換效率高,但因?yàn)橛虚_關(guān)動(dòng)作,會(huì)有高頻輻射。

LDO是通過調(diào)整三極管或MOS管的輸入輸出電壓差來實(shí)現(xiàn)固定的電壓輸出,基本元件是調(diào)整管和電壓參考元件,電壓轉(zhuǎn)換的過程是連續(xù)平滑的,電路上沒有開關(guān)動(dòng)作。

LDO電路的特點(diǎn)是輸出電壓紋波很小,帶負(fù)載能力較弱,轉(zhuǎn)換效率較低。




 36 

36、請(qǐng)問電荷泵升壓電路一般應(yīng)用在什么場(chǎng)合?電荷泵可以勝任大電流的應(yīng)用嗎, 為什么?


電荷泵通過開關(guān)對(duì)電容充放電實(shí)現(xiàn)升壓,因?yàn)殡娐窙]有電感元件儲(chǔ)能,驅(qū)動(dòng)能力較弱,只可以用于小電流場(chǎng)合。




 37 

37、常規(guī) EMC測(cè)試項(xiàng)目有哪些?


1) 傳導(dǎo)發(fā)射干擾測(cè)試

2) 輻射發(fā)射干擾測(cè)試

3) 傳導(dǎo)干擾抗擾度測(cè)試

4) 輻射干擾抗擾度測(cè)試

5) ESD 抗擾度測(cè)試

6) 電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試

7) 浪涌抗擾度測(cè)試

8) 工頻磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試

9) 諧波與閃爍測(cè)試

10) 電壓跌落、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測(cè)試




 38 

38、請(qǐng)列舉您知道的各國(guó)電子產(chǎn)品電氣安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)?


美國(guó):FCC、歐洲:CE、德國(guó):TUV-GS、中國(guó):CCC、中國(guó)臺(tái)灣:BSMI、日本:VCCI、澳洲:C-Tick。




 39 

39、請(qǐng)問RoHS指令限制在電子電氣設(shè)備中使用哪六種有害物質(zhì)?


限制使用鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯( PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等六種有害物質(zhì)。




 40 

40、請(qǐng)解釋 WatchDog(看門狗)的工作原理。


看門狗有兩個(gè)重要信號(hào):時(shí)鐘輸入和復(fù)位輸出。電路工作時(shí), CPU送出時(shí)鐘信號(hào)給看門狗,即喂狗。

如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障, CPU無法送出連續(xù)的時(shí)鐘信號(hào),看門狗即輸出復(fù)位信號(hào)給 CPU,復(fù)位系統(tǒng)。




 41 

41、晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法,請(qǐng)簡(jiǎn)述這三種基本放大電路的特點(diǎn)。


共射:共射放大電路具有放大電流和電壓的作用,輸入電阻大小居中,輸出電阻較大,頻帶較窄,適用于一般放大。

共集:共集放大電路只有電流放大作用,輸入電阻高,輸出電阻低,具有電壓跟隨的特點(diǎn),常做多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)。

共基:共基電路只有電壓放大作用,輸入電阻小,輸出電阻和電壓放大倍數(shù)與共射電路相當(dāng),高頻特性好,適用于寬頻帶放大電路。

圖片




 42 

42、多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式有哪幾種?哪種耦合方式的電路零點(diǎn)偏移最嚴(yán)重?哪種耦合方式可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換?


有三種耦合方式:直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合。直接耦合的電路零點(diǎn)漂移最嚴(yán)重,變壓器耦合的電路可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換。




 43 

43、名詞解釋:耦合、去耦、旁路、濾波。


耦合:兩個(gè)本來分開的電路之間或一個(gè)電路的兩個(gè)本來相互分開的部分之間的交鏈??墒鼓芰繌囊粋€(gè)電路傳送到另一個(gè)電路,或由電路的一個(gè)部分傳送到另一部分。

去耦:阻止從一電路交換或反饋能量到另一電路,防止發(fā)生不可預(yù)測(cè)的反饋,影響下一級(jí)放大器或其它電路正常工作。

旁路:將混有高頻信號(hào)和低頻信號(hào)的信號(hào)中的高頻成分通過電子元器件(通常是電容)過濾掉,只允許低頻信號(hào)輸入到下一級(jí),而不需要高頻信號(hào)進(jìn)入。

濾波:濾波是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。




 44 

44、什么是競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)?


邏輯電路中,由于門的輸入信號(hào)經(jīng)過不同的延時(shí),到達(dá)門的時(shí)間不一致,這種情況叫競(jìng)爭(zhēng)。由于競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致輸出產(chǎn)生毛刺(瞬間錯(cuò)誤),這一現(xiàn)象叫冒險(xiǎn)。




 45 

45、無源濾波器和有源濾波器有什么區(qū)別?


無源濾波器由無源器件R、L、C組成,將其設(shè)計(jì)為某頻率下極低阻抗,對(duì)相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流,其行為模式為提供被動(dòng)式諧波電流旁路通道。

無源濾波器可分為兩大類:調(diào)諧濾波器和高通濾波器。無源濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行可靠性高,是應(yīng)用廣泛的被動(dòng)式諧波治理方案。有源濾波器由有源器件(如集成運(yùn)放)和R、C組成,不用電感L、體積小、重量輕。

有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗很高,輸出電阻很小,構(gòu)成有源濾波電路后有一定的電壓放大和緩沖作用。集成運(yùn)放帶寬有限,所以有源濾波器的工作頻率做不高。





 46 

46、請(qǐng)問鎖相環(huán)由哪幾部分組成?


由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器三部分組成,有的鎖相環(huán)還多一個(gè)1/N分頻器。




 47 

47、請(qǐng)問RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的邏輯0和邏輯1電壓范圍是多少?CAN和RS485收發(fā)器工作電平是幾伏?


RS-232C電氣標(biāo)準(zhǔn)是負(fù)邏輯,邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V,邏輯1的電壓范圍是-5V~-15V。

CAN收發(fā)器工作電平是5V,RS485收發(fā)器工作電平是3.3V。




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