硬件工程师笔试题目汇总

1.首先是接地。接地目的包括：保证电路系统能稳定地干作；防止外界电磁场 的干扰；保证安全工作。其次是屏蔽。屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属 的隔 离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。 屏蔽体材料选择的原则是：当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属 材料；当干扰 电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料；在某些场合下， 如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属 材料组成多层屏蔽体。 另外还有其它抑制干扰方法，包括滤波、正确选用无源元件和电路技术。 滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小传导干扰的电 平，对 高频电路可采用两个电容器和一个电感器（高频扼流圈）组成的 CLCM 型滤波器。滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。 实用的无源元件 并不是“理想”的，其特性与理想的特性是有差异的。实用的 元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以 利用元件具有的特性进行 抑制和防止干扰。有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制 和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指 双线电路中的两根导线与连接到这 两根导线的所有电路，对地或对其它导线都 具有相同的阻抗。 2.二极管工作原理二极管工作原理 （正向导电，反向不导电）（正向导电，反向不导电） 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处 两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两 边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡 状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子 的扩散电流增加引起了正向电流。（这也就是导电的原因） 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定 反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。（这也就是不导电的 原因） 三极管的工作原理（电流放大作用）三极管的工作原理（电流放大作用） 三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例 （信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压 UB 有一个微小 的变化时，基极电流 IB 也会随之有一小的变化，受基极电流 IB 的控制，集电 极电流 IC 会有一个很大的变化，基极电流 IB 越大，集电极电流 IC 也越大，反 之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。 但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。 IC 的变化量与 IB 变化量之比叫做三极管的放大倍数 （=IC/IB, 表 示变化量。），三极管的放大倍数 一般在几十到几百倍。放大电路的组成原 理（应具备的条件） （1）：放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏 置） （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端（三极管的发射结） （3）：有信号电压输出。 判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。 3.半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。 在热力学温度零度和没有外界能量激发时，价电子受共价键的束缚，晶体 中不存在自由运动的电子，半导体是不能导电的。但是，当半导体的温度升高 （例如室温 300oK）或受到光照等外界因素的影响，某些共价键中的价电子获 得了足够的能量，足以挣脱共价键的束缚，跃迁到导带，成为自由电子，同时 在共价键中留下相同数量的空穴。空穴是半导体中特有的一种粒子。它带正电 ，与电子的电荷量相同。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然， 本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。 4.扩散与漂移 漂移是指在电场作用下的运动，扩散是指在浓度差驱使下的运动。 在 PN 结中，P 区由于富含空穴，N 区富含电子，电子向 P 区扩散，于是在 PN 结 P 处累积了 N 区扩散来的电子，而 N 区因电子转移到 P 区变成空穴剩余。 在结处，从 N 区转移到 P 区的电子和 N 区剩余的空穴构建了一个内建电场，当 N 区向 P 区扩散的电子数目达到一定程度的时候，内建电场的强度刚好增长到 不能使更多的电子扩散到 P 区，于是在 PN 结处形成一个动态平衡的过程。 当外加正向偏压得时候，电子从 N 区注入，会中和一部分 PN 结处累积的空 穴，因此 PN 结处构成内建电场的电荷变少，内建电场变弱，变窄，但由于 N 区 由于掺杂而生成的电子和 P 区掺杂生成的空穴数目不变，所以内建电场的变弱 会使原来的动态平衡打破，N 区的电子继续向 P 区扩散来维持内建电场的平衡， 他们的扩散产生扩散电流，效果是使内建电场变宽，重新达到平衡。 5.PN 结的伏安特性和击穿特性 当反向电压增大到一定值时，PN 结的反向电流将随反向电压的增加而急剧 增 加，这种现象称为 PN 结的击穿，反向电流急剧增加时所对应的电压称为反 向击穿电压，如上图所示， PN 结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。 雪崩击穿：阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一 定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电 子 空穴对新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的 自由电子空穴对，如此连锁反应，使阻挡层中的载流子数量急 剧增加，象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的 PN 结中，阻挡层宽，碰 撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。 齐纳击穿：当 PN 结两边掺杂浓度很高时，阻挡层很薄，不易产生碰撞电离 ，但当加不大的反向电压时，阻挡层中的电场很强，足以把中性原子中的价电 子直接从共价键中拉出来，产生新的自由电子空穴对，这个过程 称为场致激 发。 一般击穿电压在 6V 以下是齐纳击穿，在 6V 以上是雪崩击穿。 击穿电压的温度特性：温度升高后，晶格振动加剧，致使载流子运动的平 均自由路程缩短，碰撞前动能减小，必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有 正的温度系数，但温度升高，共价键中的价电子能量状态高，从而齐纳击穿电 压随温度升高而降低，具有负的温度系数。6V 左右两种击穿将会同时发生，击 穿电压的温度系数趋于零。 6.电压电流曲线方程 PN 结二极管的直流电流电压特性曲线： 7.P 沟道和 N 沟道 MOS 管 8.P 沟道和 N 沟道 MOS 管工作原理 当 UGS=0V 时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在 d、s 之间加上电压 也不会形成电流，即管子截止。 当 UGS0V 时纵向电场将靠近栅极下方的空穴向下排斥耗尽层。 再增加 UGS纵向电场将 P 区少子电子聚集到 P 区表面形成导电沟道 ，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流 id。 P 沟道 MOSFET 的工作原理与 N 沟道 MOSFET 完全相同，只不过导电的载流 子不同，供电电压极性不同而已。 9.电感和磁珠 电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件。 电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于 EMC 对策磁珠主要 用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都 可用于处理 EMC、EMI 问题。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些 RF 电路， PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM， 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 - - - s 二氧化硅 P g DD V + N d + b N VGG id 电路等，其应用频率范围很少超过 50MHZ。地的连接一般用电感，电源的连接 也用电感，而对信号线则采用磁珠。 10.竞争和冒险 在组合逻辑电路中，某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端 ，由于每条途径延迟时间不同，到达输出门的时间就有先有后，这种现象称为 竞争。 在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往 会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为“毛刺“。如果一个组合逻辑 电路中有“毛刺“出现，就说明该电路存在冒险。 11.setup 时间和 holdup 时间 建立时间（setup time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据 稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触 发器； 保持时间（hold time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后， 数据稳定不变的时间， 如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。 12.8421BCD 码“01101001,01110001”转换为十进制数是（69,71） 13.RC 串并联网络在时呈（） RC ff 2 1 0 14.正弦波振荡电路利用正反馈产生振荡的相位平衡条件是（(T)=2n） 振荡器的平衡条件又可细分为振幅平衡条件（|T(j)|=1）和相位平衡条 件（(T)=(K)+(F)=2n, n=0,1,2） 15.当负载电阻 RL=1K 时，电压放大电路输出电压比负载开路时输出电压减少 20%，该放大电路的输出电阻 Ro=（） 16.选取频率高于 1000Hz 的信号时，可选用（高通）滤波器；抑制 50Hz 的交流 干扰时，可选用（带阻）滤波器；如果希望抑制 500Hz 以下的信号，可选用（ 高通）滤波器。 17.名词解释：SRAM,DRAM,FLASH,SSRAM,SDRAM；并简述他们的应用作用。 答：SRAM 是英文 Static RAM 的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不 需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。SRAM 主要用于二级高速缓存(Level 2 C ache)。它利用晶体管来存储数据。 DRAM（Dynamic Random Access Memory），即动态随机存取存储器，最为 常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM 使 用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被 刷新，存储的信息就会丢失。 （关机就会丢失数据） FLASH 是快速存储器。 SSRAM ，是 Synchronous Static Random Access Memory 的缩写，即同步 静态随机存取存储器。同步，指 Memory 工作需要同步时钟，内部的命令的发送 与数据的传输都以它为基准；随机，是指数据不是线性依次存储，而是由指定 地址进行数据读写。对于 SSRAM 的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址 、数据输入和其它控制信号均于时钟信号相关。 SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储 器，同步是指 Memory 工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都 以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指 数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。 18.用逻辑门实现表达式：,写出真值表，画出波形图。ABBAL 解： 19.根据下图升压原理，简述图中电感、二极管、R1、R2 元件作用。 答：BOOST 升压电路中： 电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当 MOS 开关管 闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当 MOS 断开后电感将储存的磁场 能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤 波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的 磁砀能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程 的完成； 肖特基二极管主要起隔离作用，即在 MOS 开关管闭合时，肖特基二极