嵌入式必須會的一些硬件面試題，要試一試嗎？你過來呀！

1、下面是一些基本的數(shù)字電路知識問題，請簡要回答之。

(1) 什么是 Setup和 Hold 時間？

答：Setup/Hold Time 用于測試芯片對輸入信號和時鐘信號之間的時間要求。建立時間 (Setup  Time)是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前，數(shù)據(jù)能夠保持穩(wěn) 定不變的時間。輸入數(shù)據(jù)信號應提前時鐘上升沿 (如上升沿有效)T 時間到達芯片，這個 T就是建立時間通常所說的 SetupTime。

如不滿足 Setup Time，這個數(shù)據(jù)就不能被這一時鐘打入觸發(fā)器，只有在下一個時鐘上升沿到來時，數(shù)據(jù)才能被打入 觸發(fā)器。保持時間(Hold Time)是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后，數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定不變的時間。如果 Hold Time 不夠，數(shù)據(jù)同樣不能被打入觸發(fā)器。

(2) 什么是競爭與冒險現(xiàn)象？怎樣判斷？如何消除？

答：在組合邏輯電路中，由于門電路的輸入信號經(jīng)過的通路不盡相同，所產(chǎn)生的延時也就會不同，從而導致到達該門的時間不一致，我們把這種現(xiàn)象叫做競爭。由于競爭而在電路輸出端可能產(chǎn)生尖峰脈沖或毛刺的現(xiàn)象叫冒險。如果布爾式中有相反的信號則可能產(chǎn)生競爭和冒險現(xiàn)象。解決方法：一是添加布爾式的消去項，二是在芯片外部加電容。

(3) 請畫出用 D 觸發(fā)器實現(xiàn) 2 倍分頻的邏輯電路

答：

(4) 什么是"線與 "邏輯，要實現(xiàn)它，在硬件特性上有什么具體要求？

答：線與邏輯是兩個或多個輸出信號相連可以實現(xiàn)與的功能。在硬件上，要用 OC 門來實現(xiàn)( 漏極或者集電極開路 )，為了防止因灌電流過大而燒壞 OC 門, 應在 OC 門輸出端接一上拉電阻 (線或則是下拉電阻)。

(5) 什么是同步邏輯和異步邏輯？同步電路與異步電路有何區(qū)別？

答： 同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系 .電路設計可分類為同步電路設計和異步電路設計。 同步電路利用時鐘脈沖使其子系統(tǒng)同步運作 ，而異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統(tǒng)是使用特殊的 “開始”和“完成”信號使之同步。異步電路具有下列優(yōu)點：無時鐘歪斜問題、 低電源消耗、平均效能而非最差效能、模塊性、可組合和可復用性。

(6) 你知道那些常用邏輯電平？ TTL 與 COMS 電平可以直接互連嗎？

答：常用的電平標準，低速的有 RS232、RS485 、RS422、 TTL、CMOS 、LVTTL、 LVCMOS、ECL 、ECL、 LVPECL 等，高速的有 LVDS、 GTL、PGTL 、 CML、 HSTL、SSTL 等。

一般說來， CMOS 電平比 TTL 電平有著更高的噪聲容限。 如果不考慮速度 和性能，一般 TTL 與 CMOS 器件可以互換。但是需要注意有時候負載效應可能引起電路工作不正常，因為有些 TTL 電路需要下一級的輸入阻抗作為負載才能 正常工作。

(7) 請畫出微機接口電路中，典型的輸入設備與微機接口邏輯示意圖 (數(shù)據(jù)接口、控制接口、鎖存器 /緩沖器)

典型輸入設備與微機接口的邏輯示意圖如下：

2、你所知道的可編程邏輯器件有哪些？

答：ROM(只讀存儲器)、 PLA(可編程邏輯陣列)、 FPLA(現(xiàn)場可編程邏輯陣列)、 PAL(可編程陣列邏輯)GAL(通用陣列邏輯 )，EPLD( 可擦除的可編程邏輯器件 )、 FPGA( 現(xiàn)場可編程門陣列 )、CPLD( 復雜可編程邏輯器件 )等 ，其中 ROM、 FPLA、 PAL 、GAL、 EPLD 是出現(xiàn)較早的可編程邏輯器件， 而 FPGA 和 CPLD 是當今最流行的兩類可編程邏輯器件。FPGA 是基于查找表結構的，而 CPLD 是基于乘積項結構的。

3、請簡述用 EDA 軟件 (如 PROTEL)進行設計 (包括原理圖和PCB圖) 到調(diào)試出樣機的整個過程，在各環(huán)節(jié)應注意哪些問題？

答：完成一個電子電路設計方案的整個過程大致可分： (1)原理圖設計 (2)PCB 設計 (3)投板 (4)元器件焊接 (5)模塊化調(diào)試 (6)整機調(diào)試 。注意問題如下：

(1)原理圖設計階段

注意適當加入旁路電容與去耦電容；

注意適當加入測試點和 0 歐電阻以方便調(diào)試時測試用；

注意適當加入 0 歐電阻、電感和磁珠（專用于抑制 信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾）以實現(xiàn)抗干擾和阻抗匹配；

(2)PCB 設計階段

自己設計的元器件封裝要特別注意以防止板打出來后元器件無法焊接；

FM部分走線要盡量短而粗，電源和地線也要盡可能粗；

旁路電容、晶振要盡量靠近芯片對應管腳；

注意美觀與使用方便；

(3)投板

說明自己需要的工藝以及對制板的要求；

(4)元器件焊接

防止出現(xiàn)芯片焊錯位置，管腳不對應；

防止出現(xiàn)虛焊、漏焊、搭焊等；

(5)模塊化調(diào)試

先調(diào)試電源模塊，然后調(diào)試控制模塊，然后再調(diào)試其它模塊；

上電時動作要迅速，發(fā)現(xiàn)不會出現(xiàn)短路時在徹底接通電源；

調(diào)試一個模塊時適當隔離其它模塊 ；

各模塊的技術指標一定要大于客戶的要求；

(6)整機調(diào)試

如提高靈敏度等問題

4、基爾霍夫定理

KCL：電路中的任意節(jié)點，任意時刻流入該節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流（ KVL同理）

5、描述反饋電路的概念，列舉他們的應用

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，負反饋可以用來穩(wěn)定輸出信號或者增益，也可以擴展通頻帶，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。

6、負反饋種類及其優(yōu)點

電壓并聯(lián)反饋，電流串聯(lián)反饋，電壓串聯(lián)反饋和電流并聯(lián)反饋

降低放大器的增益靈敏度，改變輸入電阻和輸出電阻，改善放大器的線性和非線性失真，有效地擴展，放大器的通頻帶，自動調(diào)節(jié)作用

7、放大電路的頻率補償?shù)哪康氖鞘裁矗心男┓椒?/span>

頻率補償 是為了改變頻率特性，減小時鐘和相位差，使輸入輸出頻率同步

相位補償 通常是改善穩(wěn)定裕度，相位補償與頻率補償?shù)哪繕擞袝r是矛盾的

不同的電路或者說不同的元器件對不同頻率的放大倍數(shù)是不相同的，如果輸入信號不是單一頻率，就會造成 高頻放大的倍數(shù)大，低頻放大的倍數(shù)小 ，結果輸出的波形就產(chǎn)生了失真

放大電路中頻率補償?shù)哪康?nbsp;：一是改善放大電路的高頻特性，二是克服由于引入負反饋而可能出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象，使放大器能夠穩(wěn)定工作。

在放大電路中，由于 晶體管結電容的存在常常會使放大電路頻率響應的高頻段不理想 ，為了解決這一問題，常用的方法就是在電路中引入負反饋。然后，負反饋的引入又引入了新的問題，那就是負反饋電路會出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象，所以為了使放大電路能夠正常穩(wěn)定工作，必須對放大電路進行頻率補償。

頻率補償?shù)姆椒梢苑譃?nbsp;超前補償和滯后補償 ，主要是通過接入一些阻容元件來改變放大電路的開環(huán)增益在高頻段的相頻特性，目前使用最多的就是鎖相環(huán)

8、有源濾波器和無源濾波器的區(qū)別

無源濾波器：這種電路主要有無源元件 R、L 和 C 組成；

有源濾波器：集成運放和 R、C 組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點。 集成運放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但 集成運放帶寬有限 ，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。

9、名詞解釋：SRAM、SSRAM 、SDRAM、壓控振蕩器 (VCO)     

SRAM：靜態(tài) RAM ；DRAM：動態(tài) RAM；SSRAM ：Synchronous Static Random  Access  Memory  同步靜態(tài)隨機訪問存儲器，它的一種類型的 SRAM。SSRAM 的所有訪問都在時鐘的上升 /下降沿啟動。地址、數(shù)據(jù)輸入和其它控制信號均與時鐘信號相關。

這一點與異步 SRAM 不同，異步 SRAM 的訪問獨立于時 鐘，數(shù)據(jù)輸入和輸出都由地址的變化控制。SDRAM：Synchronous DRAM 同步動態(tài)隨機存儲器。

10、名詞解釋：IRQ、BIOS 、USB、VHDL 、SDR。

(1) IRQ：中斷請求

(2)BIOS：BIOS 是英文"Basic Input Output System"的縮略語，直譯過來后中 文名稱就是"基本輸入輸出系統(tǒng) "。其實，它是一組固化到計算機內(nèi)主板上一個 ROM 芯片上的程序，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設置 信息、開機后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序。 其主要功能是為計算機提供最底層的、 最直接的硬件設置和控制。

(3) USB：USB ，是英文 Universal Serial BUS（通用串行總線）的縮寫，而其 中文簡稱為“通串線，是一個外部總線標準，用于規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。

(4) VHDL：VHDL 的英文全寫是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit ） Hardware  Description Language.翻譯成中文就是超高速集成電路硬件描述語言。 主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結構、行為、功能和接口。

(5) SDR：軟件無線電，一種無線電廣播通信技術，它基于軟件定義的無線通信協(xié)議而非通過硬連線實現(xiàn)。換言之，頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過軟件 下載和更新來升級，而不用完全更換硬件。SDR針對構建多模式、多頻和多功 能無線通信設備的問題提供有效而安全的解決方案。

11、單片機上電后沒有運轉，首先要檢查什么

首先應該確認電源電壓是否正常。用電壓表測量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否是電源電壓，例如常用的 5V。接下來就是檢查復位引腳電壓 是否正常。分別測量按下復位按鈕和放開復位按鈕的電壓值，看是否正確。然后再檢查晶振是否起振了，一般用示波器來看晶振引腳的波形，注意應該使用示波器探頭的“ X10”檔。

另一個辦法是測量復位狀態(tài)下的 IO 口電平，按住復位鍵不放，然后測量IO 口( 沒接外部上拉的 P0 口除外) 的電壓，看是否是高電平，如果不是高電平，則多半是因為晶振沒有起振。另外還要注意的地方是，如果使用片內(nèi) ROM 的話( 大部分情況下如此，現(xiàn)在 已經(jīng)很少有用外部擴 ROM 的了 )，一定要將 EA 引腳拉高，否則會出現(xiàn)程序亂跑的情況。

如果系統(tǒng)不穩(wěn)定的話，有時是因為電源濾波不好導致的。在單片機的電源引腳跟地引腳之間接上一個 0.1uF 的電容會有所改善。如果電源沒有濾波電容的話， 則需要再接一個更大濾波電容，例如 220uF 的。遇到系統(tǒng)不穩(wěn)定時，就可以并上電容試試 (越靠近芯片越好)。

12、最基本的三極管曲線特性

答：三極管的曲線特性即指三極管的伏安特性曲線，包括輸入特性曲線和輸 出特性曲線。輸入特性是指三極管輸入回路中，加在基極和發(fā)射極的電壓 VBE 與 由它所產(chǎn)生的基極電流 I B  之間的關系。輸出特性通常是指在一定的基極電流 I B控制下，三極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓 VCE 同集電極電流 IC 的關系

圖(1) 典型輸入特性曲線

圖(2) 典型輸出特性曲線

圖(3) 直、交流負載線，功耗線

13、什么是頻率響應，怎么才算是穩(wěn)定的頻率響應，簡述改變頻率響應曲線的幾個方法

答：這里僅對放大電路的頻率響應進行說明。 在放大電路中，由于電抗元件 (如電容、電感線圈等)及晶體管極間電容的存在，當輸入信號的頻率過低或過高時，放大電路的放大倍數(shù)的數(shù)值均會降低，而且還將產(chǎn)生相位超前或之后現(xiàn)象。也就是說，放大電路的放大倍數(shù) (或者稱為增 益 )和輸入信號頻率是一種函數(shù)關系，我們就把這種函數(shù)關系成為放大電路的頻 率響應或頻率特性。

放大電路的頻率響應可以用幅頻特性曲線和相頻特性曲線來描述，如果一個 放大電路的幅頻特性曲線是一條平行于 x 軸的直線( 或在關心的頻率范圍內(nèi)平行 于 x 軸 )，而相頻特性曲線是一條通過原點的直線 (或在關心的頻率范圍是條通過 原點的直線)，那么該頻率響應就是穩(wěn)定的

改變頻率響應的方法主要有： (1) 改變放大電路的元器件參數(shù)； (2) 引入新的 元器件來改善現(xiàn)有放大電路的頻率響應； (3) 在原有放大電路上串聯(lián)新的放大電 路構成多級放大電路。

14、給出一個差分運放，如何進行相位補償，并畫補償后的波特圖

答：隨著工作頻率的升高，放大器會產(chǎn)生附加相移，可能使負反饋變成正反饋而引起自激。進行相位補償可以消除高頻自激。相位補償?shù)脑硎牵涸诰哂懈叻糯蟊稊?shù)的中間級，利用一小電容 C（幾十～幾百微微法）構成電壓并聯(lián)負反饋 電路?？梢允褂秒娙菪Ｕ?RC 校正分別對相頻特性和幅頻特性進行修改。

波特圖就是在畫放大電路的頻率特性曲線時使用對數(shù)坐標。波特圖由對數(shù)幅 頻特性和對數(shù)相頻特性兩部分組成，它們的橫軸采用對數(shù)刻度 lg f ，幅頻特性的縱軸采用 lg |Au|表示，單位為 dB；相頻特性的縱軸仍用φ表示。

15、基本放大電路的種類及優(yōu)缺點，廣泛采用差分結構的原因

基本放大電路按其接法分為共基、共射、共集放大電路。

共射放大電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻在三種電路中居中，輸出電阻較大，頻帶較窄

共基放大電路只能放大電壓不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射放大電路相當，頻率特性是三種接法中最好的電路。常用于寬頻帶 放大電路。

共集放大電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大、輸 出電阻最小的電路，并具有電壓跟隨的特點。常用于電壓大電路的輸入級和輸 出級，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。

廣泛采用差分結構的原因是差分結構可以抑制溫度漂移現(xiàn)象。

16、給出一差分電路，已知其輸出電壓 Y+和 Y-，求共模分量和差模分量

設共模分量是 Yc，差模分量是 Yd，則可知其輸

Y+=Yc+Yd   Y-=Yc-Yd   可得  Yc=(Y+ + Y-)/2  Yd=(Y+ - Y-)/2

17、畫出一個晶體管級的運放電路 ,說明原理

下圖 (a)給出了單極性集成運放 C14573 的電路原理圖，圖 (b)為其放大電路部分：

圖(a) C14573 電路原理圖                       圖(b) C14573 的放大電路部分

圖(a)中 T1，T2 和T7管構成多路電流源，為放大電路提供靜態(tài)偏置電流， 把偏置電路簡化后，就可得到圖 (b)所示的放大電路部分。

第一級是以 P 溝道管T3 和T4為放大管、以 N 溝道管T5 和T6管構成的電 流源為有源負載，采用共源形式的雙端輸入、單端輸出差分放大電路。由于第二 級電路從T8 的柵極輸入，其輸入電阻非常大，所以使第一級具有很強的電壓放大能力。

第二級是共源放大電路，以 N溝道管T8 為放大管，漏極帶有源負載，因此也具有很強的電壓放大能力。但其輸出電阻很大，因而帶負載能力較差。電容 C起相位補償作用。

18、電阻R和電容 C串聯(lián)，輸入電壓為R和C 之間的電壓，輸出電壓分別為 C上電壓和R上電壓，求這兩種電路輸出電壓的頻譜，判斷這兩種電路何為高通濾波器，何為低通濾波器。當 RC<<T 時，給出輸入電壓波形圖，繪制兩種電路 的輸出波形圖。

答：當輸出電壓為 C上電壓時：電路的頻率響應為

從電路的頻率響應不難看出輸出電壓加在 C上的為低通濾波器，輸出電壓加在 R上的為高通濾波器，RC<<T 說明信號的頻率遠遠小于濾波器的中心頻率，所以對于第二個電路基本上無輸出，第一個電路的輸出波形與輸入波形基本相同。

19、選擇電阻時要考慮什么？

主要考慮電阻的封裝、功率、精度、阻值和耐壓值等。

20、在CMOS電路中，要有一個單管作為開關管精確傳遞模擬低電平，這個單管你會用 P管還是N管，為什么？

答：用 N 管。N 管傳遞低電平， P 管傳遞高電平。N 管的閾值電壓為正， P 管的閾值電壓為負。在 N 管柵極加 VDD，在漏極加VDD，那么源級的輸出電壓范圍為 0到VDD-Vth ，因為 N 管的導通條件是 Vgs>Vth，當輸出到達 VDD-Vth 時管子已經(jīng)關斷了。

所以當柵壓為 VDD時，源級的最高輸出電壓只能為 VDD-Vth。這叫閾值損失。N 管的輸出要比柵壓損失一個閾值電壓。因此不宜用 N 管傳輸高電平。P 管的輸出也會比柵壓損失一個閾值。同理柵壓為 0時，P 管 源級的輸出電壓范圍為 VDD到｜Vth ｜，因此不宜用 P管傳遞低電平。

21、畫電流偏置的產(chǎn)生電路，并解釋。

基本的偏置電流產(chǎn)生電路包括鏡像電流源、比例電流源和微電流源三種。

下面以鏡像電流源電路為例進行說明：

 

22、畫出施密特電路，求回差電壓。

答：下圖是用 CMOS 反相器構成的施密特電路：

因此回差電壓為： 

23、LC 正弦波振蕩器有哪幾種三點式振蕩電路，分別畫出其原理圖。

答：主要有兩種基本類型：電容三點式電路和電感三點式電路。下圖中 (a)和(b) 分別給出了其原理電路及其等效電路

(a) 電容三點式振蕩電路

(b) 電感三點式振蕩電路

24、DAC 和 ADC 的實現(xiàn)各有哪些方法？

實現(xiàn) DAC 轉換的方法有：權電阻網(wǎng)絡 D/A 轉換，倒梯形網(wǎng)絡 D/A 轉換， 權電流網(wǎng)絡 D/A 轉換、權電容網(wǎng)絡 D/A 轉換以及開關樹形 D/A 轉換等。

實現(xiàn) ADC 轉換的方法有：并聯(lián)比較型 A/D 轉換，反饋比較型 A/D 轉換，雙 積分型 A/D 轉換和 V-F 變換型 A/D 轉換。

25、A/D 電路組成、工作原理

A/D 電路由取樣、量化和編碼三部分組成，由于模擬信號在時間上是連續(xù)信 號而數(shù)字信號在時間上是離散信號，因此 A/D 轉換的第一步就是要按照奈奎斯 特采樣定律對模擬信號進行采樣。又由于數(shù)字信號在數(shù)值上也是不連續(xù)的，也就 是說數(shù)字信號的取值只有有限個數(shù)值，因此需要對采樣后的數(shù)據(jù)盡量量化，使其 量化到有效電平上，編碼就是對量化后的數(shù)值進行多進制到二進制二進制的轉換。

26、為什么一個標準的倒相器中 P 管的寬長比要比 N 管的寬長比大？

和載流子有關， P 管是空穴導電，N 管電子導電，電子的遷移率大于空穴，同樣的電場下， N 管的電流大于 P 管，因此要增大 P 管的寬長比，使之對稱， 這樣才能使得兩者上升時間下降時間相等、高低電平的噪聲容限一樣、充電和放電是時間相等

27、鎖相環(huán)有哪幾部分組成 ?

鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（ PLL）鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn) 輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。 

鎖相環(huán)在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來鎖相環(huán)通常由鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（ VCO）三部 分組成。

鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出 信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾 波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓，對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。

28、用邏輯門和 COMS 電路實現(xiàn) AB+CD

這里使用與非門實現(xiàn)：

(a) 用邏輯門實現(xiàn)

(b) 用 CMOS 電路組成的與非門

圖(a)給出了用與非門實現(xiàn) AB+CD，圖(b) 給出了用 CMOS 電路組成的與非門，將圖 (b)代入圖(a) 即可得到用 CMOS 電路實現(xiàn) AB+CD 的電路。

29、用一個二選一 mux 和一個 inv 實現(xiàn)異或

假設輸入信號為 A、B ，輸出信號為 Y=A’B+AB ’。則用一個二選一 mux和一個 inv 實現(xiàn)異或的電路如下圖所示：

-END-

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