【硬件工程师面试宝典】常见面试题其一

时间：2024-06-07 20:45:49

1. 什么是 Setup 和 Hold 时间？

Setup 时间是指在时钟沿到达之前，数据需要保持稳定的最小时间。这意味着在时钟沿到达之前，数据线上的信号必须已经稳定下来。

Hold 时间是指在时钟沿到达之后，数据需要继续保持稳定的最小时间。这意味着在时钟沿到达之后，数据线上的信号必须保持一段时间才能被正确读取。

2. 什么是竞争与冒险现象？

竞争现象发生在电路中，当两个或多个信号在不同路径上传播并在某个点汇合时，由于路径长度或延迟不同，可能会导致输出信号不稳定。

冒险现象是由于竞争现象导致的瞬时错误，当信号暂时达到一个错误的状态，尽管最终的状态是正确的。

3. 请画出用 D 触发器实现 2 倍分频的逻辑电路

+-------+     +-------+
|       |     |       |
|  D Q  |     |  D Q  |
|   \   |     |   \   |
|    \  |     |    \  |
| CLK Q |---->| CLK Q |
+-------+     +-------+

4. 什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？

线与逻辑是一种使用电线直接连接多个输出，使得只有所有输出都为高电平时，连接点才为高电平的逻辑。实现“线与”逻辑的硬件要求通常是使用开漏或集电极开路的晶体管。

5. 什么是同步逻辑和异步逻辑？同步电路与异步电路有何区别？

同步逻辑电路的操作由时钟信号控制，所有状态的变化在时钟信号的控制下进行。

异步逻辑电路的操作不依赖于全局时钟信号，状态变化依赖于输入信号的变化。

区别在于，同步逻辑电路的稳定性和设计相对简单，而异步逻辑电路可以更快地响应输入信号，但设计复杂，容易出现竞争和冒险现象。

6. 你知道哪些常用逻辑电平？TTL 与 CMOS 电平可以直接互连吗？

常用逻辑电平包括TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。

TTL 与 CMOS 电平可以互连，但需要考虑电平转换。TTL 的高电平一般为2.0V以上，CMOS 的高电平一般为3.3V或5V。因此直接互连时可能需要电平转换电路。

7. 请画出微机接口电路中，典型的输入设备与微机接口逻辑示意图（数据接口、控制接口、锁存器/缓冲器）

+-----------+    +-------------+    +------------+
| 输入设备   | -> | 数据接口    | -> | 控制接口    |
| (键盘/鼠标) |    +-------------+    +------------+
+-----------+         |
                       v
                  +----------+
                  | 锁存器/缓冲器 |
                  +----------+

8. 你所知道的可编程逻辑器件有哪些？

常见的可编程逻辑器件包括：

  • PLA（可编程逻辑阵列）
  • PAL（可编程阵列逻辑）
  • GAL（通用阵列逻辑）
  • CPLD（复杂可编程逻辑器件）
  • FPGA（现场可编程门阵列）

9. 请简述用 EDA 软件（如 PROTEL）进行设计（包括原理图和PCB图）到调试出样机的整个过程，在各环节应注意哪些问题？

步骤：

  1. 需求分析和设计方案：确定电路功能和参数。
  2. 原理图设计：使用 EDA 软件绘制原理图，注意元器件的正确选择和连接。
  3. PCB 设计：根据原理图设计 PCB 版图，注意元器件布局、布线和电磁兼容性。
  4. 仿真验证：对原理图和 PCB 进行仿真，验证其正确性。
  5. 生成制造文件：生成用于制造 PCB 的文件（如 Gerber 文件）。
  6. 制造和焊接：将 PCB 文件交给厂家生产，焊接元器件。
  7. 调试和测试：对样机进行调试，测试各项功能和参数。

注意问题：

  • 原理图设计时要仔细检查，避免连接错误。
  • PCB 布线要考虑信号完整性和电磁兼容性。
  • 仿真时要注意模型的准确性。
  • 制造文件生成后要仔细检查，避免文件错误。

10. 基尔霍夫定理

基尔霍夫定理包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）：

  • KCL：在任何节点，流入节点的电流总和等于流出节点的电流总和。
  • KVL：在任何闭合回路中，各元件两端电压的代数和等于零。

11. 描述反馈电路的概念，列举他们的应用

反馈电路是将输出信号的一部分通过某种方式返回到输入端，从而影响电路的输入。

应用：

  • 稳定放大器的增益
  • 振荡器电路
  • 自动增益控制
  • 负反馈用于线性放大器，提高稳定性和带宽

12. 负反馈种类及其优点

负反馈种类：

  • 电压串联反馈
  • 电压并联反馈
  • 电流串联反馈
  • 电流并联反馈

优点：

  • 增加电路的稳定性
  • 减小增益误差
  • 扩展频带宽度
  • 降低非线性失真

13. 放大电路的频率补偿的目的是什么? 有哪些方法?

目的：稳定放大电路的增益，防止高频振荡，提高电路的工作稳定性。

方法：

  • 使用补偿电容
  • 使用补偿网络
  • 增加负反馈

14. 有源滤波器和无源滤波器的区别

有源滤波器：

  • 使用有源元件（如运算放大器）
  • 增益可调
  • 不需要电感

无源滤波器：

  • 只使用无源元件（如电阻、电容和电感）
  • 无增益
  • 适用于高频应用

15. 名词解释：SRAM、SSRAM、SDRAM、压控振荡器 (VCO)

  • SRAM：静态随机存取存储器，使用双稳态触发器存储数据，速度快，功耗低。
  • SSRAM：同步静态随机存取存储器，具有同步控制接口的 SRAM。
  • SDRAM：同步动态随机存取存储器，使用时钟同步操作，适合高速数据传输。
  • VCO：压控振荡器，输出频率由输入电压控制的振荡器。

16. 名词解释：IRQ、BIOS、USB、VHDL、SDR

  • IRQ：中断请求，中断信号请求 CPU 处理某事件。
  • BIOS：基本输入输出系统，初始化和测试硬件并加载操作系统。
  • USB：通用串行总线，用于连接外设的标准接口。
  • VHDL：超高速集成电路硬件描述语言，用于描述电子系统的设计。
  • SDR：软件定义无线电，通过软件实现无线电通信系统功能。

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