硬件工程师笔面试真题汇总

1、电阻

1）上拉电阻的作用

2）PTC热敏电阻作为电源电路保险丝的工作原理

2、电容

1）电容的特性

2) 电容的特性曲线

3) 1uf的电容通常来滤除什么频率的信号

3、电感

4、二极管

1）二极管特性

2）二极管伏安特性曲线

3）如果一个LED 指示灯没有定义颜色，红、绿、黄、橙、蓝、白色你会选择哪一种，为什么?

4) 简述TVS瞬态电压抑制二极管的工作原理

5、三极管

1）晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法，简述这三种基本放大电路的特点

2）BJT与MOS的区别

3) 实际使用中怎么测试三极管工作在哪个状态

6、MOS管

1）NMOS与PMOS的区别

2）CMOS和TTL以及他们的区别、功耗大小、电平

7、UART 通信协议

1）UART 通信协议有几根线，分别有什么作用?

8、I2C通信协议

1）I2C是否需要上拉电阻

9、器件封装

1）电阻、电容和电感0402、0603和0805封装的含义

2）电阻、电容和电感的封装大小与什么参数有关

3）电阻、电容和电感的封装对性能的影响

10、门电路

1）为什么OD (开漏) 门和OC (开集) 门输出必须加上拉电阻

11、升降压电路

1）DC-DC和LDO 的区别

2）BUCK电感的纹波如何考虑，纹波与噪声的关系

12、滤波

1）无源滤波器和有源滤波器的区别

13、差分信号

1）差分信号怎么布线

2）差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足，那么等长优先还是等距优先?

14、PCB相关

1）为什么高频信号线的参考地平面要连续（即高频信号线不能跨岛) ?

2）什么是通孔、盲孔和埋孔? 孔径多大可以做机械孔，孔径多小必须做激光孔?请问激光微型孔可以直接打在元件焊盘上吗，为什么?

15、蜂鸣器

1）为何有源压电式蜂鸣器只需要接上额定直流电压即可发声? 这种蜂鸣器可以接音频输出信号作为普通喇叭用吗，为什么?

16、示波器

1）示波器的带宽、采样频率和存储深度

17、单片机死机、跑飞的原因

18、名词解释

1、电阻

1）上拉电阻的作用

答：上拉电阻是指将不确定的信号钳位在高电平，同时起限流作用的电阻。

2）PTC热敏电阻作为电源电路保险丝的工作原理

答：当电源输入电压增大或负载过大导致电流异常增大的时候，PTC热敏电阻因为温度增大而使其等效电阻迅速增大，从而使输出电压下降，减小输出电流。

当故障去除，PTC热敏电阻恢复到常温，其电阻值又变的很小，电源电路恢复到正常状态。

2、电容

1）电容的特性

答：“隔低频通高频”或者“隔直通交”

电容两块极板之间填充了导电性能不佳的绝缘介质，因此无法直接通过直流电流，只能

允许交流电流通过，简单表述为“隔低频通高频”或者“隔直通交”。

2) 电容的特性曲线

答：电容的特性曲线是指电容器的电容值随着电压的变化而变化的曲线。

一般来说，电容器的电容值随着电压的升高而减小，这是由于电容器内部的极化现象造成的。

当电压超过一定值时，电容器会发生击穿现象，电容值急剧下降。

电容的特性曲线通常可以通过实验测量获得，曲线的形状也与电容器的材料、结构等有关。

常见的电容器材料有电解电容、铝电解电容、电解电容、聚酷电容、陶瓷电容、瓷介电容等

3) 1uf的电容通常来滤除什么频率的信号

答：1uf 的电容通常用来滤除 1kHz-10kHz 频率的纹波(纹波是指叠加在直流分量上的交流分量)

3、电感

4、二极管

1）二极管特性

答：二极管与 PN 结一样都具有单向导电性。

其正向特性和反向特性如下:

正向特性:只有在正向电压足够大时，正向电流才从零随端电压按指数规律增大。

反向特性:二极管所加反向电压的数值足够大时，反向电压大于某一数值的时，反向电压急剧变大，产生击穿。

2）二极管伏安特性曲线

答：二极管伏安特性曲线是描述二极管电流和电压关系的图像，通常用于描述二极管的特性和性能。

在伏安特性曲线上，横轴表示二极管的电压，纵轴表示通过二极管的电流。

在二极管的正向工作区域，伏安特性曲线呈现出一个非常陡峭的曲线，表明当电压超过二极管的正向电压时，电流迅速增加。

而在反向工作区域，伏安特性曲线呈现出一个近乎水平的曲线，表明反向电压对电流几乎没有影响。

伏安特性曲线的形状和特点是由二极管的材料和结构决定的，因此不同类型的二极管具有不同的伏安特性曲线。例如，普通的硅二极管通常具有正向电压约为0.7V的开启电压，而肖特基二极管具有更低的开启电压和更快的开启响应时间。

3）如果一个LED 指示灯没有定义颜色，红、绿、黄、橙、蓝、白色你会选择哪一种，为什么?

答：按照使用习惯，电源指示灯用红色，信号指示灯用绿色

这两种颜色的LED 灯技术最成熟，价格最便宜

4) 简述TVS瞬态电压抑制二极管的工作原理

答：当TVS上的电压超过一定幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉，并将浪涌电压限制在一定的幅度

5、三极管

1）晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法，简述这三种基本放大电路的特点

共射:共射放大电路具有放大电流和电压的作用

输电阻大小居中，输出电阻较大，频带较窄，适用于一般大

共集: 共集放大电路只有电流放大作用

输入电阻高，输出电阻低，具有电压跟随的特点，常做多级放大电路的输入级和输出级

共基:共基电路只有电压放大作用

输入电阻小，输出电阻和电压放大倍数与共射电路相当，高频特性好，适用于宽频带放大电路

2）BJT与MOS的区别

答：BJT(双极型晶体管)和MOS(化物导体场效应管)是两种常用的晶体管器件

它们的区别如下:

结构不同:

BJT有三个区域一一发射区、基区和集电区

MOS有一个栅极、一个绝缘层和一个衬底。

导通方式不同:

BJT的导通是通过注入少量的载流子来控制大量的载流子流动

MOS的导通是通过调节栅极电场来控制载流子在绝缘层和衬底之间的通道

电压控制特性不同:

BJT的电流放大系数(即电流收发比)受温度和器件参数的影响较大

MOS的电流放大系数可以通过调节栅极电压来精确控制。

功耗不同:

BJT的静态功耗高于MOS，MOS的动态功耗相对较高。

噪声特性不同:

BJT的噪声系数较小，MOS的噪声系数相对较大。

因此，在电路设计中，我们需要根据具体的应用场景和性能需求来选择适当的晶体管器件。

3) 实际使用中怎么测试三极管工作在哪个状态

答：三极管可以工作在饱和区、截止区和放大区。在实际使用中，可以通过测试三极管的电流和电压来判断它的工作状态。

如果三极管工作在饱和区，其集电极与发射极之间的电压会很小，通常为几百毫伏，而其基极电压会较高，通常接近于其额定值。同时，三极管的电流会达到最大值，与其负载电阻有关。

如果三极管工作在截止区，其集电极与发射极之间的电压会很大，通常为几十伏，而其基极电压会很小，通常接近于零。同时，三极管的电流会非常小，接近于零。

如果三极管工作在放大区，其集电极与发射极之间的电压会处于饱和区与截止区之间，而其基极电压会略高于饱和区时的电压。同时，三极管的电流会随着负载电阻的变化而变化。

6、MOS管

1）NMOS与PMOS的区别

答：NMOS和PMOS是两种常见的MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)器件，其主要区别在于掺杂类型的不同。

NMOS是一种N型MOSFET，其导电的电子是从P型基区流入N型沟道区形成电流，当输入信号为高电平时，沟道区被导通，导通电阻小，输出为低电平。

PMOS是一种P型MOSFET，其导电的电子是从N型基区流入P型沟道区形成电流，当输入信号为低电平时，沟道区被导通，导通电阻小，输出为高电平。

因此，NMOS和PMOS在逻辑门电路中的应用也有所不同。在CMOS逻辑电路中，由于NMOS和PMOS的性质不同，可以组合形成非常低功耗的逻辑门电路

2）CMOS和TTL以及他们的区别、功耗大小、电平

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 和TT(Transistor-Transistor Logic) 都是数字集成电路的主要类型。

它们之间的区别如下

工作电压:CMOS工作电压范围较广，通常在3V到15V之间，而TTL通常在5V左右。

功耗大小:CMOS电路由于采用的是MOSFET管，具有很高的输入阻抗，因此功耗比TTL低得多。

电平:CMOS和TTL的逻辑电平标准不同。

CMOS电路中的高电平电压范围通常在2/3VDD到VDD之间，低电平电压范围通常在OV到1/3VDD之间。

TTL电路中的高电平电压范围通常在2.4V到5V之间，低电平电压范围通常在OV到0.8V之间。

噪声容限:由于CMOS具有高的输入阻抗和大的电压范围，因此比TTL具有更高的噪声容限

输出电流能力:TTL输出电流较大，CMOS输出电流较小，因CMOS电路在驱动电容负载时需要增加输出级。

总的来说，CMOS电路比TTL电路功耗更低、噪声容限更高，但是需要考虑驱动能力和输出级的问题。

7、UART 通信协议

1）UART 通信协议有几根线，分别有什么作用?

答：UART 是单片机中最常用的异步串口

它有两根线,分别是 TX(数据发送)和 RX(数据接收)。

分别负责通信时发送数据和接收数据。

UART 通信协议是全双工协议，即可以同时双向收发数据。

8、I2C通信协议

1）I2C是否需要上拉电阻

答：需要

由于 I2C 通信是开漏输出的(只能输出低电平不能输出高电平)，因此需要加上拉电阻，使其可以输出高电平。

9、器件封装

1）电阻、电容和电感0402、0603和0805封装的含义

答：封装表示尺寸参数。

0402：40*20mil 0603：60*30mil 0805：80*50mil

2）电阻、电容和电感的封装大小与什么参数有关

电阻封装大小与电阻值、额定功率有关

电容封装大小与电容值、额定电压有关

点感封装大小与电感值、额定电流有关

3）电阻、电容和电感的封装对性能的影响

答：电阻、电容、电感等元器件的封装形式对其性能有着重要的影响

主要表现在以下几个方面:

稳定性:不同封装形式的元器件的稳定性不同。

例如，同样是1%的电阻，在小型贴片封装和大型扁平封装中，前者的温漂更小，稳定性更好。

电感:电感的封装形式对其自身和周围环境的耦合效应也有影响，不同形式的电感对噪声和磁场的响应不同。

电容:电容的封装形式会影响其自身的感抗，同时也会对外部噪声和EMI有不同的响应。

温度系数:元器件的温度系数通常是考虑封装时需要考虑的因素之一，不同的封装形式会影响元器件的温度系数表现。

因此，在选择电阻、电容、电感等元器件时，需要结合具体的应用场景和性能需求，综合考虑元器件的封装形式等因素。

10、门电路

1）为什么OD (开漏) 门和OC (开集) 门输出必须加上拉电阻

答：因为MOS 管和三极管关闭时，漏极D 和集电极C 是高阻态，输出无确定电平，必须提供上拉电平，确定高电平时的输出电压

11、升降压电路

1）DC-DC和LDO 的区别

答：DC-DC通过开关斩波、电感的磁电能量转换、电容滤波实现基本平滑的电压输出。

关电源输出电流大，带负载能力强，转换效率高，但因为有开关动作，会有高频辐射。

LDO是通过调整三极管或MOS 管的输入输出电压差来实现固定的电压输出，基本元件是调整管和电压参考元件，电压转换的过程是连续平滑的，电路上没有开关动作。LDO电路的特点是输出电压纹波很小，带负载能力较弱，转换效率较低。

2）BUCK电感的纹波如何考虑，纹波与噪声的关系

答：BUCK电路中电感器的电流会产生纹波，这会导致电路的输出也出现纹波。

为了保证输出纹波的幅值和频率范围都在可接受的范围内，通常需要对电感进行合适的选择和设计。

在设计BUCK电路中的电感时，需要考虑以下几点:

电感的品质因数Q值，Q值越高，纹波越小。

电感的值，电感值越大，纹波越小。

电感的大小，物理大小越大，纹波越小。

电感的电流波形，方波和三角波都会影响电感的纹波。

BUCK电路中电感的纹波可以用公式 $\Delta IL=Vout*\Delta t/L$ 来计算，

其中 $\Delta IL$ 为电感电流的纹波

$Vout$ 为输出电压

$\Delta t$ 为电感电流的上升或下降时间，

$L$ 为电感值。

BUCK电路中的噪声可以分为两种类型:随机噪声和周期性噪声。

随机噪声源于电路中的热噪声和器件本身的噪声

可以用功率谱密度来描述;周期性噪声源于电路中的非线性元件和开关噪声,通常用纹波来表示。

在BUCK电路中，纹波和噪声之间存在一定的关系，通常纹波越小，噪声也会越小。

此外，如果在设计BUCK电路时选择合适的元件和减少非线性因素的影响，也可以有效降低噪声水平。

12、滤波

1）无源滤波器和有源滤波器的区别

无源滤波器由无源器件R、L、C 组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。

无源滤波器可分为两大类:调谐滤波器和高通滤波器。

无源滤波器结构简单、成本低廉、运行可靠性高，是应用广泛的被动式谐波治理方案。

有源滤波器由有源器件 (如集成运放) 和R、C 组成，不用电感L、体积小、重量轻。

有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

集成运放的开环电压增益和输入阻抗很高，输出电阻很小，构成有源滤波电路后有一定的电压放大和缓冲作用。

集成运放带宽有限，所以有源滤波器的工作频率做不高。

13、差分信号

1）差分信号怎么布线

差分信号是指同时存在正负两个信号的信号，比如USB、HDMI、LVDS等标准都使用了差分信号技术，通过抵消噪声、提高信号传输质量。因此，对于差分信号的布线要特别注意，以下是一些建议:

1.尽量保持差分对的长度相等，以防止差分信号之间的时间差

2尽量使差分对的两根线距离相等，以避免不必要的互感和干扰。

3.差分对的两根线应尽量并排走，而不要拐弯曲折，以减少反射和串扰。

4.差分线和信号线之间应有一定的间隔，以避免互相干扰

5.如果需要跨PCB板传输差分信号，应使用差分对进行传输，避免信号互相干扰。

6.选择适合的差分对阻抗，并采用适当的终端电阻。

2）差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足，那么等长优先还是等距优先?

答：应该等长优先

差分信号是以信号的上升沿和下降沿的交点作为信号变化点的，走线不等长的话会使这个交点偏移，对信号的时序影响较大，另外还给差分信号中引入了共模的成分，降低信号的质量，增加了EMI。小范围的不等距对差分信号影响并不是很大，间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化，但因为差分对之间的耦合本身就不显著，所以阻抗变化范围也是很小的，通常在10%以内，只相当于一个过孔造成的反射，这对信号传输不会造成明显的影响