硬件面试经典 100 题(31~50 题)

31、多级放大电路的级间耦合方式有哪几种？哪种耦合方式的电路零点偏移最严重？哪种耦合方式可以实现阻抗变换？

有三种耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。直接耦合的电路零点漂移最严重，变压器耦合的电路可以实现阻抗变换。

陈氏理解

一、多级放大电路的引入

在实际应用中，常常会对放大电路的性能提出多方面的要求，就比如同时满足以下要求：

电压放大倍数 $\left | \dot{A_{u}} \right |> 2000$
输入电阻 $R_{i}> 2M\Omega$
输出电阻 $R_{o}< 100\Omega$

下表是实用基本放大电路动态参数的数量级（在空载时）：

观察上表后，不难发现单个基本放大电路均无法同时满足上述要求，因此就需要将基本放大电路组合到一起，共同实现放大电路性能的要求。

针对上述的要求，就可以采用以下的方法：

“共源（输入）+共射（中间）+共集（输出）”，这样

放大倍数：共源（几~几十）×共射（＞100）×共集（＜1），是很有可能超过2000的。
共源作为输入端，输入电阻可以达到 1MΩ 以上，也是可以满足大于 2MΩ 的要求。
共集作为输出端，输出电阻最小到几十，可以满足小于 100Ω 的要求。

这 3 个基本放大电路的组合，可以同时满足上述要求，这就引出了多级放大电路。

二、多级放大电路的相关概念和耦合方式

2.1相关概念

多级放大电路：将多个基本放大电路进行级联，构成的放大电路称为多级放大电路。

级：组成多级放大电路中的每一个基本放大电路称为一级。

级间耦合：级与级之间的连接方式称为级间耦合。

2.2常见的耦合方式

直接耦合：前一级的输出端直接接到后一级的输入端。

阻容耦合：前一级的输出端通过耦合电容接到后一级的输入端。

变压器耦合：前级的输出信号通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上。

光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递。

三、直接耦合

3.1原电路

（通用的判断为共什么极放大电路的方式：既不做输入，也不做输出的那一极就是被共用的那一极）

前一级放大电路：基极输入，集电极输出，故为共射极放大电路
后一级放大电路：同上

上图中 T1 管输出端和 T2 管的输入端直接相连，故为直接耦合方式。在静态时存在：

T1 管的管压降 $U_{CEQ1}$ 就应该等于 T2 管 BE 两端的电压 $U_{BEQ2}$ ，即 $U_{CEQ1}=U_{BEQ2}$
如果是硅管的话，则T1 管的管压降 $U_{CEQ1}=U_{BEQ2}\approx 0.7V$
T1 管在静态工作时管压降非常小，靠近饱和区，因此在动态信号作用时很容易出现饱和失真。

3.2提高 T2 管基极点位

为了解决 T1 管容易出现饱和失真的问题，需要做的就是增大 T1 管的管压降，使它远离饱和区。由于 $U_{BEQ2}$ 是恒定不变的，故只有可能是增大发射级的电位 $U_{E2}$ 来增大 T1 管的管压降。所以在 T2 管的发射级加了一个发射级电阻 $R_{E2}$ ，则有：

$U_{CEQ1}=U_{BEQ2}+I_{EQ2}R_{e2}$

那么 T1 管压降就增大了，就能够离饱和区远一点。只需要参数选择合适，那么T1、 T2 两个放大电路就都会有一个合适的静态工作点了，从而解决了之前静态工作点不合适的问题。

但是 $R_{e2}$ 实际上是一个负反馈电阻， $R_{e2}$ 的存在会使得第二级放大电路的电压放大倍数大大下降，从而影响整个电路的放大能力。

我相信很多人不能理解为什么说 $R_{e2}$ 实际上是一个负反馈电阻，我的理解如下：

首先明确一点就是输出电压 $U_{O}$ 其中一部分其实就是 $R_{e2}$ 两端的电压， $R_{e2}$ 的作用有：

引入负反馈： 当 T2 放大时，输出电压 $U_{O}$ 的变化会通过 $R_{e2}$ 反馈到 T2 的发射极。因为输出电压变化，输出电流变化，输出电流是 VCC 的一条分支，另一条分支就是发射极电流 $I_{E2}$ ，发射极电流 $I_{E2}$ 也变化，发射极电流 $I_{E2}$ 的变化将导致发射极电压 $R_{e2}$ 变化，从而影响基极与发射极电压 $U_{BEQ2}$ 。 $U_{BEQ2}$ 变小，就是 T2 管 B 点的电压没有那么容易比 T2 管 E 点的电压大了，就是 T2 管不正儿八经的、容易的处在放大区了。在一个 NPN 晶体管中，基极-发射极电压 $U_{BE2}$ 控制了集电极电流 $I_{C}$ ，并且此处 $I_{C}$ 的变化是变小，所以发射极电阻引入了一个电压负反馈。
降低电压增益： 电压增益 $A_{V}$ 是输出电压和输入电压之比，通常 $A_{V}$ 可以表示为：
$A_{V}\approx \frac{R_{C}}{R_{E}+r_{e}}$ ，其中 $R_{C}$ 是集电极电阻， $R_{E}$ 是发射极电阻，而 $r_{e}$ 是小信号等效电阻。在此公式中，增大 $R_{E2}$ 会减小电压增益，因为 $R_{E2}$ 作为负反馈的一部分，导致总的增益下降。（就是上面所说的。）
稳定电路： 虽然引入负反馈会降低增益，但它也能使放大电路更稳定。电路中的温度变化或者其他元件的漂移将不会显著影响输出，因为负反馈可以自动调节这些变化，保持输出稳定。

我们希望达到的状态：对于直流来说，希望提高 $R_{e2}$ 电压（直流就是更好的静态工作点）；对于交流来说，希望这个 $R_{e2}$ 尽可能小。

故需要采用一种针对直流量和交流量呈现不同特性的元件来取代发射级电阻 $R_{E2}$ ，从而实现直流交流性能的都比较良好，而对于直流量和交流量呈现不同特性的元件，主要有二极管和稳压管。

3.3用正向偏置二极管代替 $R_{e2}$

如清晰明了的下图

3.4用反向稳压管代替 $R_{e2}$

注意这里所说的反向，是指跟上面二极管的连接方式相比，稳压管的连接方式是反向的，但是正是这样的连接方式才让稳压管处于稳压的状态。

我相信肯定还是很多人不能理解电路图中红色的部分，这部分涉及到稳压二极管的原理知识，必须要知道的是：

稳压二极管的工作状态是：有反向电流，并且是大于稳定电流 $I_{Zmin}$ 的电流将稳压管击穿后，稳压管就可以保持两端电压稳定在某值。

3.5总结

3.5.1级数

（1）全部为 NPN 型管

在直接耦合放大电路中可以采用上述全为 NPN 型管的共射放大电路来组合，但是由于放大电路在正常工作的时候，T1、 T2 三极管都必须处于放大区，而处于放大区就要求集电极反偏，也就是对于 T2 管来说， C2 的电位要大于基极电位，以此类推，得到下图中的不等式。

故随着级数的增多，集电极电位逐渐升高，以至于接近电源电压，势必使后级的静态工作点不合适。故放大电路的级数不能太多，否则就会出现静态工作点不合适的问题。

（2）NPN 与 PNP 型管混合使用

为了解决以上问题，在实际的直接耦合放大电路中常常会采用 NPN 型和 PNP 型管混合使用的情况。如在下图电路， T1 和 T2 就是两种不同类型的晶体管。为了使得晶体管工作在放大区：

T1 管集电极反偏 $V_{c1}>V _{b1}$
T2 管集电极反偏 $V_{c2}< V _{b2}$

故有下图中的式，集电极点位增一下减一下，最终使得整体的集电极电位都在某个数值附近波动，而不会出现逐渐递增的情况，放大电路的级数就可以多一点。

3.5.2优缺点

（1）优点

直接耦合放大电路各级之间是直接相连的关系，因此输出信号可以无损失的直接传递到下一级的输入端，具有良好的低频特性，可以用来放大变化缓慢的信号。
由于直接耦合放大电路中没有大容量的电容，而在集成电路中很难制作大容量电容，所以直接耦合放大电路比较容易把全部电路集成在同一片硅片上，构成集成放大电路。集成放大电路基本上都采用的是直接耦合的方式。

（2）缺点

直接耦合放大电路各级之间它的直流通路是相互关联，静态工作点是相互影响的，在电路的分析设计、调试的时候会比较困难。
直接耦合放大电路还存在零点漂移的现象。所谓的零点漂移现象指的是输入电压 $\Delta u_{o}$ 为 0 的时候，输出电压的变化量 $\Delta u_{o}$ 不为 0 的现象。即在直接耦合放大电路的输入端并没有加入输入信号，但是在输出端却输出了一个上下波动的输出信号。
零点漂移在很多时候也称为温漂，也就是说主要是由温度造成的，在实际中常常采用差分放大电路来克服零点漂移现象。（后续有机会讲解差分放大电路）

四、阻容耦合

4.1概念

T1 管：如图 T1 管的输入信号是通过耦合电容 C1 作用于基极，输出信号从集电极引出，共用发射极，所以是一个共射放大电路。

T2 管：如图输入信号作用于基极，输出信号从发射及经过耦合电容 C4 接到负载上，共用集电极，所以说第二个放大电路是一个共集放大电路。

将前一级的 T1 输出端通过电容接到后一级 T2 的输入端，称为阻容耦合。

4.2优缺点

五、变压器耦合

5.1概念

电路左侧：T 管放大电路左侧是一个放大电路，输入信号作用于基极，输出信号从集电极引出，故为共射放大电路。

电路右侧：输入为 $U_{I2}$ ， $R_{L}$ 既可以是负载，也可以是后级放大电路，如果它是一个放大电路，它会将输入信号 $U_{I2}$ 放大之后产生一个输出电压 $U_{O}$ ，从而作用于负载。

将前级输出信号通过变压器耦合到后级的输入端或者负载电阻上，称为变压器耦合。

5.2特点 1 阻抗变换

以上公式和知识点都是高中物理，看着看着就理解了。

结论：只要选择合适的匝数比，就可以使得负载电阻 $R_{L}$ 等效成不同阻值的电阻 ${R_{L}}'$ ，从而实现了阻抗变换。

5.3阻抗变换的作用

5.3.1直接耦合或阻容耦合

关于下图的说明：

右上角的公式是大学模电的基础知识，在这里不做详细的讲解。
两一大一小电阻并联后的电阻值约等于小电阻的阻值。
最后的结论就是图片中最后一句话：由于负载电阻很小，使得放大电路电压放大倍数的数值也变得很小，从而无法获得大功率。

5.3.2变压器耦合共射放大电路

关于下图的说明：

上图和下图交流等效电路中的菱形中间一杠的器件为受控电流源。

再次计算电路的电压放大倍数，如下图：

5.4优缺点

关于下图需要解释的地方如下：

（1）第一个缺点：为什么不能放大变化缓慢的信号？
因为变压器是靠电磁感应来实现的，信号变化缓慢，那么电磁感应能力就比较差，那么电路就不能够很好的实现放大功能。

至此上面面试的问题已经全部得到解决。

六、光电耦合（感兴趣的了解一下）

6.1光电耦合器

6.1.1介绍

由于光电偶合器实现了两部分电路的电气隔离，故可以有效的抑制电干扰，输入端的干扰信号传不到输出端，同样输出端的干扰信号也不会影响到输入端，因此光电耦合电路它的抗干扰能力会比较强。

6.1.2 放大倍数 CTR

关于下图的说明：

重要的话是：当管压降 $U_{CE}$ 足够大时，集电极电流仅仅取决于二极管电流 $i_{D}$ 。
CTR 的功能与晶体管中的 $\beta$ 类似，是放大倍数的体现。
一般情况下，传输比 CTR 数值比 $\beta$ 小的多，只有0.1~1.5 ，所以通过光电耦合器输出的电流电压都很小，还需要经过后续电路再放大才能使用。

6.2光电耦合放大电路

32、名词解释：耦合、去耦、旁路、滤波。

耦合：两个本来分开的电路之间或一个电路的两个本来相互分开的部分之间的交链。可使能量从一个电路传送到另一个电路，或由电路的一个部分传送到另一部分。

去耦：阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路，防止发生不可预测的反馈，影响下一级放大器或其它电路正常工作。

旁路：将混有高频信号和低频信号的信号中的高频成分通过电子元器件（通常是电容）过滤掉，只允许低频信号输入到下一级，而不需要高频信号进入。

滤波：滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。

33、什么是竞争与冒险？

逻辑电路中，由于门的输入信号经过不同的延时，到达门的时间不一致，这种情况叫竞争。由于竞争而导致输出产生毛刺（瞬间错误），这一现象叫冒险。

34、无源滤波器和有源滤波器有什么区别？

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。

陈氏理解

1. 无源滤波器 (Passive Filter)

定义与原理：

无源滤波器是由无源元件组成的滤波电路，这些元件包括电阻（R）、电容（C）和电感（L）。
无源滤波器通过电感、电容和电阻的组合来滤除某些频段的信号，例如通过电容和电感的谐振来选择性地通过或阻止特定频率的信号。

常见类型：

低通滤波器 (Low-pass filter)：允许低频信号通过，阻止高频信号。
高通滤波器 (High-pass filter)：允许高频信号通过，阻止低频信号。
带通滤波器 (Band-pass filter)：允许特定频段的信号通过，阻止其他频段的信号。
带阻滤波器 (Band-stop filter)：阻止特定频段的信号，通过其他频段的信号。

优点：

简单可靠：无源滤波器电路简单，易于设计和实现。
不需要外部电源：由于不包含主动元件（如放大器），它们无需外部电源供电。
高稳定性：无源元件稳定性高，温度系数小，长期使用可靠性高。

缺点：

增益问题：无源滤波器不能提供信号增益，只能衰减或传输信号。
体积较大：对于低频滤波，电感和电容的尺寸较大，不适合空间受限的应用。

负载依赖性：无源滤波器的性能受负载影响较大，负载变化会改变滤波器的特性。

看到这里你肯定会疑惑为什么无源滤波器对负载有依赖？这里就涉及到阻抗匹配的知识。

无源元件的互相影响：在无源滤波器中，R、L、C 元件是直接与负载相连的。这些元件的阻抗与频率有关，而负载阻抗会直接改变电路的总阻抗，从而影响滤波器的频率响应。

阻抗匹配问题：无源滤波器的输入和输出阻抗与负载阻抗之间的匹配对于滤波器的效率和效果至关重要。如果负载阻抗发生变化，阻抗匹配就会变差，从而导致滤波器的信号传输效率降低或频率响应曲线发生偏移。

举例：滤波器的截止频率是由电路中的 R、L、C 元件决定的。例如，对于一个 RC 低通滤波器： $f_{c}= \frac{1}{2\pi RC}$

这里的 R 包括滤波器内部电阻和负载电阻的总和，如果负载电阻 $R_{L}$ 改变，总电阻 R 也会改变，从而导致截止频率 $f_{c}$ 变化。

2. 有源滤波器 (Active Filter)

定义与原理：

有源滤波器是由无源元件（电阻、电容）和有源元件（如运算放大器、晶体管等）组成的滤波电路。
有源滤波器不仅可以过滤信号，还可以通过放大器提供信号增益，这使得它在信号传输过程中不会像无源滤波器那样造成信号衰减。

常见类型：

与无源滤波器类似，有源滤波器也包括低通、高通、带通和带阻滤波器。不同的是，它们还具有可控的增益和更高的灵活性。

优点：

信号增益：有源滤波器可以放大信号，同时滤波，这对弱信号处理非常有利。
小型化：因为不需要大的电感元件，所以有源滤波器更适合用于集成电路中，体积较小。
高精度：有源滤波器的特性受外部元件的变化影响较小，提供更高的滤波精度和稳定性。
灵活调节：通过调整运算放大器的反馈电路，可以很方便地调整滤波器的频率响应。

缺点：

需要电源：有源滤波器需要外部电源供电，因为它们包含有源元件。
频率限制：有源滤波器的工作频率受运算放大器的带宽限制，不适合处理非常高频的信号。
复杂度高：有源滤波器电路设计复杂度高，调试难度较大。

3. 无源滤波器与有源滤波器的区别

比较项	无源滤波器 (Passive Filter)	有源滤波器 (Active Filter)
组成元件	电阻、电容、电感	电阻、电容、运算放大器等
信号增益	无增益，只能衰减	可以提供信号增益
外部电源	不需要电源	需要电源供电
尺寸	体积较大	尺寸较小，适合集成
频率范围	可以处理高频信号	适合低频到中频信号，频率有限
设计复杂度	设计相对简单	设计较复杂，调试难度大
稳定性	高稳定性	受元件参数影响，需调试

4. 应用场景

无源滤波器：适用于高频应用和需要高稳定性、无源设计的场合，例如射频电路、功率滤波器等。
有源滤波器：适用于需要增益的低频和中频信号处理场合，例如音频处理、电源滤波、信号调理等。

5.总结

无源滤波器适合高频应用和简单电路，而有源滤波器在低频和中频应用中具有更高的灵活性和功能性，特别是当信号需要增益时。有源滤波器的设计更为复杂，但可以提供更高的精度和控制能力。根据具体的应用需求选择适合的滤波器类型是电路设计中的一个关键环节。

35、请问锁相环由哪几部分组成？

由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成。

陈氏理解

1. 锁相环的基本概念

锁相环是一个反馈控制系统，它的目标是调整输出信号的频率和相位，使其与输入参考信号保持相同的相位。当输入参考信号和输出信号的相位差被最小化时，系统就被称为“锁定”。

2. 锁相环的组成部分

锁相环的主要组成部分包括：

(1) 鉴相器（Phase Detector, PD）

鉴相器是锁相环的核心组件之一，负责比较输入参考信号和反馈信号的相位差，并产生一个与相位差成正比的输出信号。

(2) 环路滤波器（Loop Filter）

环路滤波器的主要作用是平滑和滤除鉴相器输出的高频噪声，并将滤波后的误差信号发送给压控振荡器，以调整其频率。

(3) 压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator, VCO）

压控振荡器是 PLL 中负责生成可调频率信号的部分，它的输出频率由输入的控制电压决定。

3. 锁相环的工作过程

锁相环的工作可以分为以下几个步骤：

比较相位：
鉴相器比较输入参考信号和反馈信号的相位差。如果存在相位差，鉴相器生成误差信号。
滤波：
误差信号通过环路滤波器，滤除高频噪声，得到平滑的控制电压信号。
调节频率：
控制电压信号传递到压控振荡器，调整其输出频率，使得反馈信号的相位逐渐与参考信号同步。
反馈与锁定：
调整后的输出信号通过反馈路径返回到鉴相器，继续进行比较和调整，直到系统达到锁定状态，即输出信号的相位与输入信号一致。

4. 总结

锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成。通过反馈控制系统，锁相环能够自动调整输出信号的频率和相位，使其与输入参考信号保持一致。它在现代电子系统中扮演着重要的角色，被广泛应用于频率合成、时钟恢复、数据同步等领域。

36、请问 RS-232C 标准的逻辑 0 和逻辑 1 电压范围是多少？

RS-232C 电气标准是负逻辑，逻辑 0 的电压范围是+5V~ +15V，逻辑 1 的电压范围是-5V ~ -15V，-5V~+5V 为不稳定区。

37、名词解释：UART、USRT、USART。

UART：通用异步收发器，能够完成异步通信。

USRT：通用同步收发器，能够完成同步通信。

USART：通用同步异步收发器，能完成异步和同步通信。

38、请问串口异步通信的字符帧格式由哪几部分组成？

由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成。

39、请列举您知道的差分平衡电平接口。

RS422、RS485、RJ45、CAN、USB、LVDS。

陈氏理解

差分平衡电平接口定义

差分平衡电平接口使用两条信号线（正信号线和负信号线）来传输数据。通过比较两个信号线之间的电压差来解码数据，而不是单纯地使用单条信号线和地线的电压水平。这样可以减少噪声和干扰的影响，提高信号的稳定性和传输距离。

其实就是我们平时说的差分线。

40、电磁干扰的三要素是什么？

电磁干扰源、干扰传播路径和干扰敏感设备。

41、请解释一下什么是串扰和振铃。

串扰：串扰是指一个信号被其它信号干扰，作用原理是电磁场耦合。信号线之间的互感和互容会引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。

振铃：是因为信号线本身阻抗不匹配导致信号发生反射和叠加，从而使信号出现了振荡波形。

陈氏理解

只对上面的一句话不理解：容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。而我说不出什么大道理，就是一种感觉，便于记忆该题的解释如下：

电容是两个极之间存储电荷，电荷感应，流动形成电流，所以电容耦合引发耦合电流；
电感耦合是通过电感周围的磁场，根据法拉第电磁感应定律，磁场变化会感应出电动势，所以感性耦合会引发耦合电压。

42、您所遇到的需要控制单端阻抗为 50Ω、75Ω 的信号有哪些？您所遇到的需要控制差分阻抗为 90Ω 、100Ω 、120Ω 的信号有哪些？

一般的高频信号线均为 50Ω ~60Ω ；

75Ω 主要是视频信号线；

USB 信号线差分阻抗为 90Ω ；

以太网差分信号线差分阻抗为 100Ω ；

RS422、RS485、CAN 差分信号的差分阻抗为 120Ω 。

陈氏理解

以上数据记住即可，至于不理解阻抗匹配的可以去看视频：新手入门高速PCB？先搞清楚什么是阻抗匹配。_哔哩哔哩_bilibili

43、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，那么请问是等长优先还是等距优先？

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，另外还会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。

陈氏理解

我有以下疑问并自行解释：

1. 为什么走线不等长会给差分信号引入共模的成分？

共模信号（Common-Mode Signal）：在差分信号对中，理想情况下两个信号线上的电流方向相反，电压大小相等，差分对的电压差是实际信号，且这两个信号之间应该互相抵消，形成差分模式。然而，当两个信号线的长度不等时，信号的传输时间会不一致，导致两个信号之间的相位不匹配。这种相位不匹配引入了共模信号，即两个信号线中电压的平均值部分（我理解的平均值部分就是相位不匹配导致信号经过计算等于平均值，这样是不对的）。这部分共模信号并不是设计所期望的信号，它可以产生不期望的电磁辐射，并可能影响差分接收器的性能。

2. 怎么就增加了 EMI？EMI 是什么？

EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰）：是指电子设备在运行过程中，电磁波对其他设备产生的不良影响。差分信号设计的一个重要目的是最小化 EMI，因为理想的差分对在传输过程中，两条信号线产生的电磁场会互相抵消，从而减少对外界的辐射。但是，如果差分信号线不等长或者差分对的走线不对称，共模信号的增加就会导致不对称的电磁场分布，无法有效地抵消，进而增加 EMI。

3. 间距不一致为什么会导致差分阻抗发生变化？

差分阻抗（Differential Impedance）：是指差分信号对中的两条信号线之间的阻抗。阻抗的大小与信号线的几何形状、走线间的距离、介质的介电常数等因素密切相关。当差分信号对的间距发生变化时，信号线之间的电容和电感也会随之变化，这些变化直接影响差分阻抗。当阻抗发生变化时，信号的反射特性也会改变，可能导致信号完整性下降。

4. 为什么说差分对本身耦合不明显所以阻抗变化范围也很小？耦合和阻抗变化有什么关系？

耦合（Coupling）：在差分信号对中，耦合指的是两条信号线之间的电磁场相互作用。如果耦合较强，两条线之间的信号更容易相互影响，差分信号的特性更容易被破坏。然而，在现实布线中，信号线间距通常较小，因此耦合程度有限，信号线之间的电磁场作用并不显著。
阻抗变化与耦合的关系：耦合程度越强，信号线之间的电容和电感越容易改变，导致阻抗变化更为显著。因此，当耦合不明显时，即使间距发生小幅变化，差分阻抗的变化也不会特别大。

5.总结

共模是由走线不等长引起的信号相位不匹配所产生的不期望信号，它会增加 EMI。
EMI 是电磁干扰，当差分信号线不对称时会增加 EMI。
间距不一致会改变信号线之间的电容和电感，从而影响差分阻抗。
耦合与阻抗变化的关系：耦合越强，阻抗变化越大；耦合不明显时，阻抗变化范围较小。

44、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）？

参考地平面给高频信号线提供信号返回路径，返回路径最好紧贴信号线，最小化电流环路的面积，这样有利于降低辐射、提高信号完整性。如果参考地平面不连续，则信号会自己寻找最小路径，这个返回路径可能和其他信号回路叠加，导致互相干扰。而且高频信号跨岛会使信号的特征阻抗产生特变，导致信号的反射和叠加，产生振铃现象。

45、请问什么是半固化片？

半固化片是 PCB 中的介质材料和粘合材料，由玻璃纤维和环氧树脂组成，介电常数大概是 4.0~4.5。在常温下半固化片是固态，高温加热时半固化片胶状化将上下两侧铜箔粘合起来，半固化片成为中间的介质。

46、请问什么是通孔、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？

通孔是贯穿整个 PCB 的过孔，盲孔是从 PCB 表层连接到内层的过孔，埋孔是埋在 PCB 内层的过孔。大多数 PCB 厂家的加工能力是这样的：大于等于 8mil 的过孔可以做机械孔，小于等于 6mil 的过孔需要做激光孔。对小于等于 6mil 的微型孔，在钻孔空间不够时，允许一部分过孔打在 PCB 焊盘上。

47、请问过孔有哪两个寄生参数？这两个寄生参数对电路有什么影响？

过孔有两寄生参数：寄生电容和寄生电感。寄生电容会延长信号的上升时间，降低电路的速度。寄生电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效果。

陈氏理解

一、影响阻抗

这两个寄生参数影响电路是通过影响电路走线阻抗的方式。

在高速 PCB 设计中影响 PCB 走线阻抗的因素很多，过孔是其中一个重要因素，其寄生电容和电感与走线不同，从而引入了不同于走线的阻抗，成为传输线上破坏阻抗连续性的断点。这通常会导致信号反射并引起信号抖动等信号完整问题。

过孔的阻抗主要取决于过孔直径、焊盘和反焊盘的尺寸等参数调节，这些参数可以调节过孔的阻抗，以达到阻抗连续的目的，从而减小信号反射等信号完整性问题。

PCB 上的过孔种类很多，最常见的是直通型的过孔，简单的分析一下它的分布参数对阻抗的影响，以及减小这种影响的对策。

二、过孔分布参数对阻抗的影响——过孔的寄生电容

过孔和它周围的介质其他导体构成了过孔的寄生电容和或者叫分布电容。比如过孔与参考平面之间会引入寄生电容，过孔与回流路径之间的耦合越大，寄生的电容就越高，这种杂散分布的电容会增加信号的上升时间，降低了信号的工作频率。

可以推断出减小过孔电容的对策：

选择较小介电常数的 PCB 介质材料和阻焊材料。
减小板厚。确
保地平面与过孔焊盘有足够的间距，即反焊盘直径 D2-D1 要足够大，如下图。

三、过孔分布参数对阻抗的影响——过孔的寄生电感

过孔的寄生电感同样影响阻抗，信号出现过冲和振铃往往与电感有关。过孔的直径 d 对电感量影响很小，主要影响因素是过孔的长度 h 。

四、减小过孔的阻抗不连续的对策

最简单的策略就是尽量少用过孔，也就是减小信号换层，使用较博的层叠结构，有利于减小寄生参数。
过孔尺寸要合理，选择较小的过孔，寄生参数也相应减小。
信号的返回电流总是选择最小阻抗的路径，所以回流路径一般在信号路径的下方。但在实际的高速数字电路板上，信号的回流并不总是按照预想的路径，这有可能造成阻抗的不连续。为了避免这种情况，需要在信号过孔附近放置回流地孔，使信号过孔和接地过孔之间的回路电感尽可能的小，从而建立有效的回流路径，以保证信号的完整性，如下图。
特殊的地孔方案，四个对称放置的地孔包围住信号过孔。这种结构使每个地孔与信号过孔之间产生了均匀的电容，可以防止电容值在通孔中出现剧烈变化，以确保阻抗的连续性，同时形成了信号与地之间的环路，有助于构建正确的回流路径。