硬件設(shè)計基礎(chǔ)60個問答總結(jié)硬件是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，在設(shè)計過程中都會遇到或多或少的問題進(jìn)行解答：1、請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，在低頻時阻抗也很小，對直流信號幾乎沒有影響。在高頻（幾十兆赫茲以上）時磁珠阻抗比較大，高頻電磁場在鐵氧體材料上產(chǎn)生渦流，使高頻干擾信號轉(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。2、請解釋電阻、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。3、請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%4、請問電阻、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)。5、電阻選型需要注意哪些參數(shù)？電阻值、精度、功率（在實際電路上換算出承受最大電流、最大電壓）、封裝。6、電容選型需要注意哪些參數(shù)？電容值、精度、耐壓、封裝。7、電感選型需要注意哪些參數(shù)？電感量（包括測量頻率）、精度、最大承受電流、封裝。8、磁珠選型需要注意哪些參數(shù)？阻抗值（包括測量頻率）、精度、最大承受電流、直流電阻（換算出最大直流壓降）、封裝。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、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、直流電源的輸出濾波電容，應(yīng)如何根據(jù)實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、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、請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、XUYANG14、請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）保險絲；5）不同地的單點連接。15、請簡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，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、請簡述PTC熱敏電阻作為電源電路保險絲的工作原理。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候，PTC熱敏電阻因為溫度增大而使其等效電阻迅速增大，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、常見貼片電容的材質(zhì)有：X7R、X5R、Y5V、NPO（COG）、Z5U。請問電容值和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定的電容是哪一種？電容值和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定的是NPO（COG）材質(zhì)電容。18、某磁珠的參數(shù)為100R@100MHz，請解釋參數(shù)的含義。在100MHz頻率下的阻抗值是100歐姆。19、請列舉一下上拉電阻的作用。1）上電復(fù)位時，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、請問共模電感的作用是什么？抑制共模干擾。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，也稱作工藝節(jié)點。實際物理意義有“半節(jié)距”、“物理柵長”、“制程線寬”等。半導(dǎo)體業(yè)界通常使用“半節(jié)距”、“物理柵長（MOS管柵極的長度）”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。由于歷年來每一個新的技術(shù)節(jié)點總是用于制造DRAM芯片，因此最新的技術(shù)節(jié)點往往是指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，它們不過是對同一個數(shù)據(jù)的不同表達(dá)。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、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、如果一個LED指示燈沒有定義顏色，紅、綠、黃、橙、藍(lán)、白色你會選擇哪一種，為什么？按照使用習(xí)慣，電源指示燈用紅色，信號指示燈用綠色，這兩種顏色的LED燈技術(shù)最成熟，價格最便宜。25、請簡述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，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、現(xiàn)今最流行的兩類可編程邏輯器件是什么，他們有什么區(qū)別？FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）和CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）是現(xiàn)今最流行的兩類可編程邏輯器件。FPGA是基于查找表結(jié)構(gòu)的，CPLD是基于乘積項結(jié)構(gòu)的。27、請列舉您知道的二極管類型？開關(guān)二極管（小信號二極管）、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、請簡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刻流進(jìn)任一電路節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流。基爾霍夫電壓定律（KVL）是指集總電路中任何時刻任一閉合電路支路的電壓之和都為零。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、什么是反饋？反饋的作用是什么？反饋是將放大器輸出信號(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進(jìn)行比較(相加或相減)，并用比較所得的有效輸入信號去控制輸出，負(fù)反饋可以用來穩(wěn)定輸出信號或者增益，也可以擴(kuò)展通頻帶，特別適合于自動控制系統(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、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、為什么OD（開漏）門和OC（開集）門輸出必須加上拉電阻？因為MOS管和三極管關(guān)閉時，漏極D和集電極C是高阻態(tài)，輸出無確定電平，實際應(yīng)用必須通過電阻上拉至確定電平。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：φA+φF=2nπ（n=0,1,2,...）34、請列舉三種典型的ESD模型。人體模型（HBM）、機(jī)器模型（MM）、帶電器件模型（CDM）。35、請簡述一下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，但因為有開關(guān)動作，會有高頻輻射。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)動作。LDO電路的特點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、請問電荷泵升壓電路一般應(yīng)用在什么場合？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)對電容充放電實現(xiàn)升壓，因為電路沒有電感元件儲能，驅(qū)動能力較弱，只可以用于小電流場合。37、常規(guī)EMC測試項目有哪些？1）傳導(dǎo)發(fā)射干擾測試2）輻射發(fā)射干擾測試3）傳導(dǎo)干擾抗擾度測試4）輻射干擾抗擾度測試5）ESD抗擾度測試6）電快速瞬變脈沖群抗擾度測試7）浪涌抗擾度測試8）工頻磁場抗擾度測試9）諧波與閃爍測試10）電壓跌落、短時中斷和電壓變化抗擾度測試38、請列舉您知道的各國電子產(chǎn)品電氣安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)？美國：FCC、歐洲：CE、德國：TUV-GS、中國：CCC、臺灣：BSMI、日本：VCCI、澳洲：C-Tick。39、請問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、六價鉻、多溴聯(lián)苯（PBB）和多溴二苯醚（PBDE）等六種有害物質(zhì)。40、請解釋W(xué)atchDog（看門狗）的工作原理。看門狗有兩個重要信號：時鐘輸入和復(fù)位輸出。電路工作時，CPU送出時鐘信號給看門狗，即喂狗。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，CPU無法送出連續(xù)的時鐘信號，看門狗即輸出復(fù)位信號給CPU，復(fù)位系統(tǒng)。41、晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法，請簡述這三種基本放大電路的特點。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，常做多級放大電路的輸入級和輸出級。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。42、多級放大電路的級間耦合方式有哪幾種？哪種耦合方式的電路零點偏移最嚴(yán)重？哪種耦合方式可以實現(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漂移最嚴(yán)重，變壓器耦合的電路可以實現(xiàn)阻抗變換。43、名詞解釋：耦合、去耦、旁路、濾波。耦合：兩個本來分開的電路之間或一個電路的兩個本來相互分開的部分之間的交鏈。可使能量從一個電路傳送到另一個電路，或由電路的一個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)測的反饋，影響下一級放大器或其它電路正常工作。旁路：將混有高頻信號和低頻信號的信號中的高頻成分通過電子元器件（通常是電容）過濾掉，只允許低頻信號輸入到下一級，而不需要高頻信號進(jìn)入。濾波：濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施。44、什么是競爭與冒險？邏輯電路中，由于門的輸入信號經(jīng)過不同的延時，到達(dá)門的時間不一致，這種情況叫競爭。由于競爭而導(dǎo)致輸出產(chǎn)生毛刺（瞬間錯誤），這一現(xiàn)象叫冒險。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)計為某頻率下極低阻抗，對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流，其行為模式為提供被動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)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠性高，是應(yīng)用廣泛的被動式諧波治理方案。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、請問鎖相環(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1/N分頻器。47、請問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。48、名詞解釋：UART、USRT、USART。UART：UniversalAsychronousReceiver/Transmitter，通用異步接收器/發(fā)送器，能夠完成異步通信。USRT：UniversalSychronousReceiver/Transmitter，通用同步接收器/發(fā)送器，能夠完成同步通信。USART：UniversalSychronousAsychronousReceiver/Transmitter，通用同步異步接收器/發(fā)送器，能完成異步和同步通信。49、請問串口異步通信的字符幀格式由哪幾部分組成？由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位四部分組成。50、請簡述USBHOST、USBSlave和USBOTG的區(qū)別。USBHOST是主機(jī)，實現(xiàn)控制功能，也可以存取數(shù)據(jù)，如電腦PC。USBHOST主機(jī)只可以和USBSlave設(shè)備連接。USBSlave是從設(shè)備，屬于被控制設(shè)備，可輸入輸出數(shù)據(jù)，如U盤、移動硬盤、MP3、MP4、鼠標(biāo)、鍵盤、游戲手柄、網(wǎng)卡、打印機(jī)、讀卡器等USB設(shè)備。USBOTG全稱是USBOn-The-Go，屬于直接控制和傳輸設(shè)備，既可以做USBHOST也可以做USBSlave，通過ID信號來控制主、從切換。51、請列舉您知道的邏輯電平。低速：RS232、RS422、RS485、TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL高速：LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL52、請列舉您知道的差分平衡電平接口。RS422、RS485、RJ45、CAN、USB、LVDS。53、電磁干擾的三要素是什么？電磁干擾源、干擾傳播路徑和干擾敏感設(shè)備。54、請解釋一下什么是串?dāng)_和振鈴。串?dāng)_：串?dāng)_是指一個信號被其它信號干擾，作用原理是電磁場耦合。信號線之間的互感和互容會引起線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。振鈴：是因為信號線本身阻抗不匹配導(dǎo)致信號發(fā)生反射和疊加，從而使信號出現(xiàn)了振蕩波形。55、您所遇到的需要控制單端阻抗為50歐姆、75歐姆的信號有哪些？您所遇到的需要控制差分阻抗為90歐姆、100歐姆、120歐姆的信號有哪些？一般的高頻信號線均為50歐姆~60歐姆。75歐姆主要是視頻信號線。USB信號線差分阻抗為90歐姆，以太網(wǎng)差分信號線差分阻抗為100歐姆。RS422、RS485、CAN差分信號的差分阻抗為120歐姆。56、差分線走線有兩個原則：等長和等距。但在實際布線中可能無法兩者都完全滿足，那么請問是等長優(yōu)先還是等距優(yōu)先？應(yīng)該等長優(yōu)先，差分信號是以信號的上升沿和下降沿的交點作為信號變化點的，走線不等長的話會使這個交點偏移，對信號的時序影響較大，另外還給差分信號中引入了共模的成分，降低信號的質(zhì)量，增加了EMI。小范圍的不等距對差分信號影響并不是很大，間距不一致