电子系统设计复习题2010级(已整理+补充)

电子系统设计(电子)审查问题第一章，电子系统设计基础1、电子系统的定义是什么？电子系统主要由多个电子源设备或功能模块组成，是实现更复杂应用功能的客观实体2、Top-Down设计是什么，它有哪些优点(P2)？由上而下设计是从系统层级设计开始，根据系统描述的每个功能，将系统分为单一功能的子系统，根据子系统功能划分零件，完成零件设计后，装置电路和元件层级设计。(系统-子系统-零件-元件)优点：避免具体细节，有助于把握主要矛盾。适用于大型复杂的系统设计。第二章，常用电子元件的应用1、数字电位器的基本工作原理是什么(P16)？阻力值通常通过计算数值来控制。输入部包括由模拟开关控制的电阻阵列7位计数器和相应的计数内存、解码器。电阻阵列由从解码器中删除的代码控制，因此每个计数值都有相应的模拟开关打开，并具有不同的电阻值。2、推导交流衰减器输入输出关系。描述了“欠”、“过”、“最佳”补偿的波形特征。介绍了该电路的典型应用实例，显示了示波器探头的补偿原理(教材P20)。“补偿不足”是对高频信号不敏感的反应，因此，测试设备显示的振幅变化缓慢、平滑，无论上升还是下降。“过度补偿”对高频信号过于敏感，因此测试设备显示的振幅变化无论上升还是下降，测试设备显示的振幅变化都很尖锐。“最佳补偿”同步对高频信号的响应，因此测试设备显示的振幅变化同步被测试信号的振幅变化示波器探头的补偿原理：交流衰减器的典型应用是示波器的10: 1探头级别。图(a)中探针水平内的微调电容进行了调整，以获得最佳补偿。图(b)中的收集器将脉冲信号发送到管基座，所考虑的传输连接电容和切断能量被称为加速电容，用于在从饱和到切断状态时降低速度，并且在过度补偿状态下工作4、绘制实际电容器的高频等效电路图。为什么PCB解耦电容必须使用大小电容器组合的结构(第2章中常用电子零件的_2 P5)？合理配置PCB板解耦电容器：电容的容限越大，谐振频率越低。因此，通常PCB的电源分配使用10uF100uF的大容量电解电容器来过滤20Mhz以上的高频噪音。在集成电路芯片IC上放置0.01uF的小容积值的陶瓷电容使IC在7Mhz下稳定工作。5.在电子电路中使用二极管的方法的例子，至少记住3种，并说明其工作原理(教材36)图(a)是典型的全桥整流图(b)是运算放大限制，对于一般二极管(如1N4148)，限制值约为6、补丁电阻0805、1206、1210分别表示什么(教材P55)？补孔元件的大小，单位英寸1英寸=25.4mm示例：面片阻力0805表示长度为0.08英寸宽0.05英寸0805:长度：2宽度：1.25高度：1.25长度0.08英寸宽度0.05英寸1206:长：3.2宽：1.6高：1.25长0.12英寸宽0.06英寸1210:长度：3.2宽度：2.5高度：1.5长度0.12英寸宽度0.10英寸7、绘制光电耦合器的等效电路图，简述其工作原理及应用(教材P61)。工作原理：光电耦合输入端添加了电信号发光，光的强度取决于激励因素电流的大小，这种光在照射包装在一起的光时，由于光电子效应而产生光子光接收器输出的流可实现电光电的特性转换。应用：传输开关信号和二次晶体管操作阻塞和饱和；用于结晶灌嘴输出设计，以及输入部(一侧)设计8，例如，一般继电器绘制(补充)自锁电路线路图。继电器的自锁回路是什么？继电器的线圈连接到辅助电路。继电器的辅助触点(常开触点)必须与线圈通电的启动开关平行。按开关时，线圈打开，常开接点，常闭接点关闭。松开启动开关后，电流从与开关平行的辅助触点进入线圈，因此线圈可以继续通过电流，并使用自锁功能(即，无论启动开关状态如何，都无法更改继电器回路的切断状态)10、数字电路级接口应遵循哪些规则(补充)？如何简单地连接5V电平标准和3.3V电平标准来估计限流电阻的电阻(第2章中常用电子部件的应用_1P8，9)？通常，驱动门的驱动强度位于载荷门的驱动阈值(最小值和最大值之间)内。=5v/135 ma=37，通常减少20%，30第三章，模拟电路和系统设计1、根据运算放大器特性和误差源、功率等因素，如何选择运算放大器周围电阻？(第三章课件，了解错误公式P24)(1)电阻太大，耗电量大，电阻太小，误差大(2)从热噪声的角度来看，反馈电阻应尽可能小，但电阻太小，逆相输入放大器电路的输入电阻一般降低到千五级(3)错误公式：当时可以消除偏置电流引起的错误。2、在滤波幅频特性曲线中识别通过带、带衰减、带衰减、带重排、带重排。根据给定指标确定滤波器参数的方法，课件“第3章_模拟电路设计_ 2”P17页的示例。(P12图必须绘制，每个参数必须标记)通过带和关闭带通过带纹波范例：录制系统需要设计消除锯齿滤镜。通过频带根据频率8KHz衰减3dB。系统使用12bits编码。为了减少过滤器的阶数，采样频率为100KHz。需要拓扑和衰减之间的折衷。参数转换：3dB阻塞频率8kHz。12bits编码、量化信噪比126.02=72.24dB根据采样定理，在50kHz下衰减72dB不会产生抗锯齿。使用巴特沃斯过滤器实现相位和衰减之间的折衷。3.什么是DC 1 DC？直流1直流转换是将固定直流电压转换为可变直流电压，也称为直流斩波。4，单位增益KRC有源低通滤波器的电路图和F0，q值的表达式。如何根据给定的截止频率设计过滤器？百度库：有源滤波器设计5、分析课件的“第3章_模拟电路设计_1”第43页和第46页的电路I/o关系，说明电路的作用。(主题5，韵脚)这个电路的作用是实现电压到电流的转换电压-电流转换器精密整流器7、什么是LDO设备及其特点(教材P157)？LDO是低压差电压调节器特性：输入输出电压低，效率更高，能耗更低缺点：需要大压力降时，使用LDO会导致LDO消耗的电力大，效率大打折扣。第四、第五章，数字电路和系统设计，A/D，D/A技术1，模拟开关是什么设备，举例说明其应用？(名词说明)模拟交换机是在数字信号控制下连接或分离模拟信号的组件或电路，具有低功耗、高速度、无机械触点的低剩余电压大小的小寿命等特性应用：自动信号采集、程序控制放大、视频开关、总线开关等电路分析2，D/A转换器梯形电阻网络的工作原理，建立D/A转换电压和输入数据之间的关系。(第4章：电阻网络P3)百度文库：计算机系统和原理第8章电阻网络工作原理：从左到右看，无论开关方向如何，电阻都为R，对于VREF，输入电流为I=VREF/R当开关到达IOUT2(此端子接地)时，电流将流向接地，反之，将广泛使用IOUT1，从而产生有效输出电流。交换机由数字输入控制，从最低位到最高位的交换机呼叫IOUT1时，电流分别为I/256、I/128.I/2因此，通过IOUT1的电流之和为：如果在Iot 1端访问运行时反馈电阻为r，则输出电压=-VREF*D/2563、消除锯齿滤镜有什么作用？如果与低通模拟系统的-3dB截止频率最高，为什么实际系统的采样率大于奈奎斯特采样率？消除锯齿滤镜效果：取样率在取样前已经知道，但取样信号的最大频率未知。在没有抗锯齿的采样之前，信号首先被处理为模拟低通滤波器，滤波器的理论是频率的一半。将采样率设置为过滤器基准频率的两倍意味着过滤器必须具有垂直下落的基准特性(理想的砖砌砖-墙过滤器)，以避免出现锯齿。工程实际上为了降低模拟滤波器的设计难度，取样率通常比基于频率的滤波器的几倍以上4、数字带宽和模拟带宽之间的区别是什么？根据奈奎斯特采样率的一半进行规格化，以计算数字带宽。模拟带宽：表示模拟信号中包含的最大频率和最小频率之间的差异。数字带宽：也称为数字比率，采样频率(对应于模拟信号的时间轴)和比特数(对应于模拟信号的振幅轴，例如8比特等于振幅的精度Amax/64)。当然，这里的比特是8)的积累。数字带宽：本质上是指数字速度。也就是说，在单位时间内通过心跳二进制数的比特数通过的数据量。模拟带宽：能够有效通过深度的信号的最大频带宽带。数字带宽是模拟带宽中采样率的二分之一第五章，现代数字系统设计和EDA技术1，分别举例说明什么是可综合的设计，什么是不可综合的设计。能够以VHDL语言设计硬件以生成实际硬件结果的设计称为综合设计，不能生成实际硬件结构的设计称为综合设计。集成设计：计数器、触发器、续集、组合逻辑非合并设计：文件IO、VHDL语言的after延迟等2、什么是设计验证？VHDL测试台的功能和基本设计理念是什么？(第5章课件)设计验证是证明设计理念如何实现的过程，即通过多种方法验证设计规范和输出结果的一致性的过程。(即，验证设计内部的正确白盒测试和验证外部输入输出准确性的黑盒测试。）VHDL设计站用于构建虚拟模拟环境，对被测试模块应用一些激励措施进行观察，捕获结果，手动或自动确定实际输出和预期输出的一致性。4、数字系统的同步设计和异步设计之间的区别和优缺点是什么？提供了外部时钟信号和数据信号，显示了同步和异步创建FPGA内部触发器的主要国策，将FPGA驱动时钟的频率设置为高于外部数据输入的时钟频率。同步和异步之间的区别：同步设计意味着系统中的所有模块都在同一参考时钟的触发器上工作。异步设计使用两个或多个不同的时钟，而每个模块通常使用各自的时钟，并通过模块之间的握手协议进行通信。同步设计：优点：系统具有集成的时序参考点，可以让电路设计、仿真软件自动准确分析系统的时序，确定系统的最大操作时钟频率，确定分析疼痛是否符合时序要求。缺点：电路通常比异步电路复杂，随着设计规模的扩大，该时钟的skew和时钟网络的复杂性会增加异步设计：优点：模块化特性突出。对信号延迟不敏感。可以避免手表skew的问题。具有潜在的高性能特性。电磁兼容性好。简单紧凑，功耗低缺点：无法自动化和标准化5、触发器创建时间和保留时间是什么？了解第5章课件P35页的寄存器传输模型，说明同步电路可以进行自动定时分析，并且不能实现异步电路的原因。创建时间：输入数据必须先于时间，最小值称为创建时间。保持时间：时钟到达后，数据必须保持一定的时间长度，这种最短时间称为保持时间。同步电路共享一个时钟，因此系统具有统一的时序参考点，电路可以自动完成时序分析。在图中，T1是触发器D1的延迟时间，T2是组合逻辑电路的延迟时间。例如，如果T3小于触发器D2的生成时间，则D2不能可靠地工作。在设计中控制T1、T2和t的关系。第六章，基于微处理器的电子信息系统设计2、SPI协议连接图、数据传输过程、SPI协议的优缺点SPI链接图表，数据传输过程如下图所示。SPI数据传输过程：SPI系统的优缺点：优点：数据传输速度总体上比IC总线快，可达到几Mbps冯诺依曼结构和哈佛结构是什么？P9冯诺依曼结构：CPU执行代码和数据存储在同一阵列中；存储与程序存储不分离。代码和数据通过分时(分时)通过同一总线访问哈佛结构：CPU执行代码和数据存储在物理上分离的存储中，程序存储和数据存储分离。使用其他总线访问。6、单片机编程显示了某些模式，每个模式的适用环境和弱点。图画书说明。P84(1)大型循环程序设计模式：是嵌入式系统软件程序设计的最基础，也是便于理解和启动的方法。不足：任务的延迟是不可预测的，没有紧急任务或一般任务的区分。由于大周期运行时间的影响，响应的不确定性可能导致无法响应相应的重要事件。