硬件工程师面试试题集

硬件面试题之一1、下面是一些基本的数字电路知识问题，请简要回答之。(1)什么是Setup和Hold时间？答：Setup/HoldTime用于测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。建立时间(SetupTime)是指触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据能够保持稳定不变的时间。输入数据信号应提前时钟上升沿(如上升沿有效)T时间到达芯片，这个T就是建立时间通常所说的SetupTime。如不满足SetupTime，这个数据就不能被这一时钟打入触发器，只有在下一个时钟上升沿到来时，数据才能被打入触发器。保持时间(HoldTime)是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据保持稳定不变的时间。如果HoldTime不够，数据同样不能被打入触发器。(2)什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？答：在组合逻辑电路中，由于门电路的输入信号经过的通路不尽相同，所产生的延时也就会不同，从而导致到达该门的时间不一致，我们把这种现象叫做竞争。由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲或毛刺的现象叫冒险。如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。(3)请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路？答：把D触发器的输出端加非门接到D端即可，如下图所示：(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？答：线与逻辑是两个或多个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用OC门来实现(漏极或者集电极开路)，为了防止因灌电流过大而烧坏OC门，应在OC门输出端接一上拉电阻(线或则是下拉电阻)。(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？答：同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。电路设计可分类为同步电路设计和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作，而异步电路不使用时钟脉冲做同步，其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。异步电路具有下列优点：无时钟歪斜问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性。(6)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)。答：典型输入设备与微机接口的逻辑示意图如下：(7)你知道那些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？答：常用的电平标准，低速的有RS232、RS485、RS422、TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、ECL、LVPECL等，高速的有LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。一般说来，CMOS电平比TTL电平有着更高的噪声容限。如果不考虑速度和性能，一般TTL与CMOS器件可以互换。但是需要注意有时候负载效应可能引起电路工作不正常，因为有些TTL电路需要下一级的输入阻抗作为负载才能正常工作。2、可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要，请问：(1)你所知道的可编程逻辑器件有哪些？答：ROM(只读存储器)、PLA(可编程逻辑阵列)、FPLA(现场可编程逻辑阵列)、PAL(可编程阵列逻辑)、GAL(通用阵列逻辑)，EPLD(可擦除的可编程逻辑器件)、FPGA(现场可编程门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)等，其中ROM、FPLA、PAL、GAL、EPLD是出现较早的可编程逻辑器件，而FPGA和CPLD是当今最流行的两类可编程逻辑器件。FPGA是基于查找表结构的，而CPLD是基于乘积项结构的。(2)试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑。答：由于涉及硬件描述语言，本人对这方面一窍不通，很抱歉不能给出参考答案，希望高手跟帖！3、设想你将设计完成一个电子电路方案，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？答：完成一个电子电路设计方案的整个过程大致可分为以下几个步骤：(1)原理图设计；(2)PCB设计；(3)投板；(4)元器件焊接；(5)模块化调试；(6)整机调试。各环节注意问题如下：(1)原理图设计阶段注意适当加入旁路电容与去耦电容；注意适当加入测试点和0欧电阻以方便调试时测试用；注意适当加入0欧电阻、电感和磁珠以实现抗干扰和阻抗匹配；(2)PCB设计阶段自己设计的元器件封装要特别注意以防止板打出来后元器件无法焊接；FM部分走线要尽量短而粗，电源和地线也要尽可能粗；旁路电容、晶振要尽量靠近芯片对应管脚；注意美观与使用方便；(3)投板说明自己需要的工艺以及对制板的要求；(4)元器件焊接防止出现芯片焊错位置，管脚不对应；防止出现虚焊、漏焊、搭焊等；(5)模块化调试先调试电源模块，然后调试控制模块，然后再调试其它模块；上电时动作要迅速，发现不会出现短路时在彻底接通电源；调试一个模块时适当隔离其它模块；各模块的技术指标一定要大于客户的要求；(6)整机调试由于整机调试时仍然会出现很多问题，而且这些问题往往更难解决，如提高灵敏度等，这时一定不要手忙脚乱，要多向高手请教！硬件面试题之二1、基尔霍夫定理的内容是什么？答：(精简版)基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有流出节点的支路电流的代数和恒等于零；电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。(详细版)在集总参数电路中，电流、电压要受到两种约束，因为电路元件之间的互连必然迫使诸元件中的电流之间和诸元件上的电压之间有联系或者说约束，体现这种约束的是基尔霍夫定律。(1)基尔霍夫第一定律第一定律又称基尔霍夫电流定律，简记为KCL，是电流的连续性在集总参数电路上的体现，其物理背景是电荷守恒公理。KCL的第一种陈述：对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出(或流进)该节点的所有支路电流的代数和为零。KCL的第二种陈述：对于任一集总电路中的任一闭合面，在任一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。(2)基尔霍夫第二定律第二定律又称基尔霍夫电压定律，简记为KVL，是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的体现，其物理背景是能量守恒公理。KVL可表述为对于任一集总电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。2、描述反馈电路的概念，列举它们的应用。答：反馈，就是在电子系统中，把输出回路中的电量部分输入到输入回路中去。反馈的类型有：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。负反馈的优点：降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用。电压负反馈的特点：电路的输出电压趋向于维持恒定。电流负反馈的特点：电路的输出电流趋向于维持恒定。3、有源滤波器和无源滤波器的区别。答：无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成；有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。4、名词解释：SRAM、SSRAM、SDRAM答：SRAM：静态RAM；DRAM：动态RAM；SSRAM：SynchronousStaticRandomAccessMemory同步静态随机访问存储器，它的一种类型是SRAM。SSRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它控制信号均与时钟信号相关。这一点与异步SRAM不同，异步SRAM的访问独立于时钟，数据输入和输出都由地址的变化控制。SDRAM：SynchronousDRAM同步动态随机存储器。5、FPGA和ASIC的概念，它们的区别。答：FPGA是可编程ASIC。ASIC：专用集成电路，它是面向专门用途的电路，专门为一个用户设计和制造的。根据一个用户的特定要求，能以低研制成本，短交货周期供货的全定制，半定制集成电路。与门阵列等其它ASIC(ApplicationSpecificIC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。6、什么叫做OTP片、掩膜片，两者的区别何在？答：OTP意思是onetimeprogram，一次性编；MTP意思是multitimeprogram，多次性编程；MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FlashROM等类型。MaskROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FlashROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。7、单片机上电后没有运转，首先要检查什么？答：首先应该确认电源电压是否正常。用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的5V。接下来就是检查复位引脚电压是否正常。分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。然后再检查晶振是否起振了，一般用示波器来看晶振引脚的波形，注意应该使用示波器探头的“X10”档。另一个办法是测量复位状态下的IO口电平，按住复位键不放，然后测量IO口(没接外部上拉的P0口除外)的电压，看是否是高电平，如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。另外还要注意的地方是，如果使用片内ROM的话(大部分情况下如此，现在已经很少有用外部扩ROM的了)，一定要将EA引脚拉高，否则会出现程序乱跑的情况。有时用仿真器可以，而烧入片子不行，往往是因为EA引脚没拉高的缘故(当然，晶振没起振也是原因只一)。经过上面几点的检查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间接上一个0.1uF的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的话，则需要再接一个更大滤波电容，例如220uF的。遇到系统不稳定时，就可以并上电容试试(越靠近芯片越好)。8、平板电容器的公式。答：平板电容器的电容公式如下：kdSUQC4式中为介电常数，k为静电力常量，S为上下金属板的正对面积，d为上下金属板之间的距离。9、最基本的三极管曲线特性。答：三极管的曲线特性即指三极管的伏安特性曲线，包括输入特性曲线和输出特性曲线。输入特性是指三极管输入回路中，加在基极和发射极的电压与由它所产生的基极电流之间的关系。输出特性通常是指在一定的基极电流控制下，三极管的集电极与发射极之间的电压同集电极电流的关系。下图中图(1)给出了三极管的典型输入特性曲线，图(2)给出了三极管的典型输入特性曲线。图(3)给出了其直流负载线、交流负载线和功耗线。BEVIBIBCEVCI图(1)典型输入特性曲线图(2)典型输出特性曲线图(3)直、交流负载线，功耗线硬件面试题之三1、放大电路中频率补偿的目的是什么，有哪些方法？答：放大电路中频率补偿的目的有二：一是改善放大电路的高频特性，而是克服由于引入负反馈而可能出现自激振荡现象，使放大器能够稳定工作。在放大电路中，由于晶体管结电容的存在常常会使放大电路频率响应的高频段不理想，为了解决这一问题，常用的方法就是在电路中引入负反馈。然后，负反馈的