2025年电子信息工程技术应用考试试卷及答案

2025年电子信息工程技术应用考试试卷及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下关于数制转换的表述中，正确的是（）。A.十六进制数0x3A转换为二进制是111010B.二进制数101101转换为十进制是45C.十进制数78转换为八进制是116D.二进制数110101的补码（8位）是001010112.在CMOS逻辑门电路中，若输入A=1、B=0，对于与非门（NAND）的输出为（）。A.0B.1C.高阻态D.不确定3.某放大电路的输入电阻为2kΩ，输出电阻为1kΩ，当接入5kΩ负载时，电压放大倍数由空载时的100降至（）。A.83.3B.71.4C.66.7D.504.关于ADC（模数转换器）的分辨率，若参考电压为5V，采用12位逐次逼近型ADC，其最小量化单位为（）。A.1.22mVB.2.44mVC.4.88mVD.9.76mV5.在数字通信系统中，以下哪种调制方式属于线性调制？（）A.ASK（幅移键控）B.FSK（频移键控）C.PSK（相移键控）D.DSB-SC（抑制载波双边带调制）6.某微控制器的时钟频率为80MHz，若使用预分频器（Prescaler）设置为16，则定时器的计数频率为（）。A.5MHzB.2.5MHzC.1MHzD.0.5MHz7.关于FPGA（现场可编程门阵列）的配置方式，以下描述错误的是（）。A.主动配置模式下，FPGA主动从外部存储芯片读取配置数据B.被动配置模式下，配置数据由外部控制器（如微处理器）提供C.SRAM型FPGA掉电后配置数据会丢失D.反熔丝型FPGA支持多次重复配置8.在信号与系统分析中，单位冲激响应h(t)与单位阶跃响应s(t)的关系为（）。A.h(t)=s(t)的积分B.s(t)=h(t)的积分C.h(t)=s(t)的导数D.s(t)=h(t)的导数9.某差分放大电路的差模电压增益为80dB，共模电压增益为20dB，则其共模抑制比（CMRR）为（）。A.60dBB.100dBC.40dBD.160dB10.以下关于I2C总线的描述中，正确的是（）。A.采用差分信号传输，抗干扰能力强B.支持多主设备竞争，通过仲裁机制解决冲突C.数据传输速率固定为100kbpsD.每个从设备的地址固定，不可编程11.设计一个截止频率为1kHz的低通滤波器，若采用二阶巴特沃斯（Butterworth）结构，其幅频特性在2kHz处的衰减约为（）。A.6dBB.12dBC.18dBD.24dB12.在嵌入式系统中，以下哪项不属于实时操作系统（RTOS）的关键特性？（）A.任务调度的确定性B.内存管理的虚拟地址支持C.中断响应的最小延迟D.任务间通信的同步机制13.某数字信号的码元速率为1000Baud，采用4PSK调制（四相相移键控），则信息传输速率为（）。A.1000bpsB.2000bpsC.3000bpsD.4000bps14.关于运算放大器的“虚短”和“虚断”概念，以下表述正确的是（）。A.虚短指同相端与反相端电压相等，虚断指输入电流为零B.虚短仅在开环状态下成立，虚断仅在闭环状态下成立C.虚短是因为运放输入电阻无穷大，虚断是因为开环增益无穷大D.虚短和虚断是理想运放的假设，实际运放无法满足15.在PCB（印刷电路板）设计中，为减少高频信号的电磁辐射，以下措施无效的是（）。A.缩短高频走线长度B.在信号层与电源层之间增加地平面C.采用直角走线替代45°走线D.对差分信号线进行等长布线二、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.二进制数10110110与01101001进行逻辑异或运算，结果为（）。2.某正弦信号的表达式为u(t)=10sin(2π×1000t+30°)V，其有效值为（）V。3.数字电路中，消除竞争-冒险现象的常用方法包括（）、引入选通脉冲和修改逻辑设计。4.在通信系统中，衡量有效性的指标通常是（），衡量可靠性的指标是误码率。5.微控制器中，PWM（脉宽调制）信号的占空比定义为（）与周期的比值。6.模拟滤波器设计中，切比雪夫（Chebyshev）滤波器的特点是在通带内有（），阻带衰减陡峭。7.物联网（IoT）中，LoRa（长距离无线电）技术采用（）调制方式，适用于低功耗广域网。8.数字信号处理中，FFT（快速傅里叶变换）的主要作用是（）。9.开关电源中，Boost变换器的功能是将输入电压（）（填“升压”或“降压”）。10.在CAN（控制器局域网）总线中，显性位（DominantBit）的电平为（）（填“高”或“低”）。三、简答题（共5题，每题8分，共40分）1.比较TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑门的主要差异（至少列出4点）。2.简述锁相环（PLL）的基本组成和工作原理，并说明其在通信系统中的典型应用。3.分析共射极放大电路中，旁路电容CE对电路性能的影响（从电压增益、输入电阻、频率响应三方面说明）。4.解释嵌入式系统中“任务优先级反转”现象，并列举两种解决方法。5.简述数字滤波器的设计步骤（以FIR滤波器为例），并说明其与IIR滤波器的主要区别。四、分析设计题（共2题，每题15分，共30分）1.设计一个基于STM32微控制器的温度监测系统，要求实时采集温度信号（范围-40℃~125℃，精度±0.5℃），通过UART（异步串行通信）将数据发送至上位机（波特率115200bps）。请完成以下任务：（1）画出系统硬件架构框图（标注关键模块）；（2）选择合适的温度传感器（需说明型号及选择依据）；（3）设计信号调理电路（若传感器输出为模拟信号，需包含放大、滤波环节；若为数字信号，需说明接口方式）；（4）列出微控制器需要配置的外设及参数（如GPIO、ADC、UART等）。2.某数字电路的输入信号A、B、C及时序波形如图1所示（注：图中t0~t5为时间点，A、B、C为输入，Y为输出），已知逻辑表达式为Y=A⊕B+C（“+”表示逻辑或，“⊕”表示异或）。（1）根据时序波形，画出Y的输出波形（标注t0~t5时刻的状态）；（2）分析该电路是否存在竞争-冒险现象，若存在，说明产生原因并提出至少一种消除方法；（3）若C信号改为同步时钟（上升沿触发），修改逻辑表达式使其成为同步时序电路，并说明修改后的电路特点。参考答案一、单项选择题1-5：BAAAD6-10：ADCAB11-15：CBBAC二、填空题1.110111112.5√2（或约7.07）3.增加冗余项（或接入滤波电容）4.频带利用率（或信息传输速率）5.高电平持续时间6.等波纹波动7.扩频（或CSS，ChirpSpreadSpectrum）8.快速计算信号的频谱（或时域到频域的转换）9.升压10.低三、简答题1.TTL与CMOS逻辑门的差异：（1）电源电压：TTL典型5V，CMOS范围宽（3~15V）；（2）功耗：TTL静态功耗较高，CMOS静态功耗极低（动态功耗与频率相关）；（3）抗干扰能力：CMOS噪声容限更大（约电源电压的40%），TTL约0.4V；（4）输入阻抗：CMOS输入阻抗极高（10^12Ω），TTL输入阻抗较低（约1kΩ）；（5）扇出能力：CMOS扇出数更大（可达50以上），TTL约10。2.锁相环基本组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）、压控振荡器（VCO）。工作原理：PD比较输入信号与VCO输出信号的相位差，输出误差电压；LF滤除高频噪声，输出控制电压；VCO根据控制电压调整输出频率，最终使VCO输出与输入信号同频同相（锁定）。通信系统应用：频率合成（如手机射频模块）、时钟同步（如以太网PHY）、调制解调（如BPSK解调）。3.旁路电容CE的影响：（1）电压增益：CE短路时，发射极电阻Re被旁路，交流负反馈消失，电压增益增大；CE断开时，Re引入交流负反馈，增益降低。（2）输入电阻：CE短路时，输入电阻约为rbe（较小）；CE断开时，输入电阻增大（约rbe+(1+β)Re）。（3）频率响应：CE的容值影响低频截止频率（fL=1/(2π(Re∥Rb)CE)），CE过小时，低频段增益下降。4.任务优先级反转：高优先级任务因等待低优先级任务占用的资源而被阻塞，此时中优先级任务抢占低优先级任务，导致高优先级任务等待时间延长的现象。解决方法：（1）优先级继承（低优先级任务占用资源时，临时提升其优先级至等待它的最高优先级任务的级别）；（2）优先级天花板（为资源分配固定优先级天花板，任何任务占用该资源时，其优先级提升至天花板级别）。5.FIR滤波器设计步骤：（1）确定技术指标（通带/阻带截止频率、衰减等）；（2）选择窗函数（如汉明窗、凯泽窗）；（3）计算理想冲激响应hd(n)；（4）加窗得到实际冲激响应h(n)=hd(n)·w(n)；（5）验证频率响应是否满足指标。与IIR滤波器的区别：FIR无反馈（非递归），相位线性；IIR有反馈（递归），相位非线性；FIR稳定性好（有限长冲激响应），IIR需考虑极点位置。四、分析设计题1.（1）硬件架构框图：温度传感器→信号调理电路→STM32微控制器（含ADC）→UART接口→上位机。（2）传感器选择：推荐使用DS18B20（数字式），原因：单总线接口（节省IO）、测量范围-55℃~125℃（满足需求）、精度±0.5℃（符合要求）、无需外部元件。（3）信号调理（若为模拟传感器如LM35，输出10mV/℃）：需设计放大电路（如增益10，将0~1.25V放大至0~3.3V匹配STM32的ADC量程），并添加RC低通滤波器（截止频率10Hz，滤除高频噪声）；若为DS18B20（数字），直接通过单总线（DQ引脚）连接STM32的GPIO。（4）微控制器配置：GPIO：配置单总线引脚为开漏输出/输入（若用DS18B20）；ADC（若用模拟传感器）：12位分辨率，采样速率≥100Hz（温度变化缓慢），参考电压3.3V；UART：波特率115200，数据位8，停止位1，无校验，使能发送中断。2.（1）Y的输出波形：t0（A=0,B=0,C=0）→Y=0；t1（A=1,B=0,C=0）→Y=1；t2（A=1,B=1,C=0）→Y=0；t3（A=0,B=1,C=1）→Y=1；t4（A=0,B=0,C=1）→Y=1；t5（A=1,B=0,C=1）→Y=1（需根据异或和或逻辑逐点计算）。（2）存在竞争-冒险：当A、B同时变化时