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干货硬件工程师必知的几十个电设计问答

类别:硬件知识 日期:2017-12-2 12:17:54 人气: 来源:

  答:Setup/Hold Time 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(Setup Time)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 Setup Time。如不满足 Setup Time,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(Hold Time)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 Hold Time 不够,数据同样不能被打入触发器。

  答:在组合逻辑电中,由于门电的输入信号经过的通不尽相同,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。

  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),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)。

  答:同步逻辑是时钟之间有固定的关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的关系。电设计可分类为同步电设计和异步电设计。同步电利用时钟脉冲使 其子系统同步运作,而异步电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)。

  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 引起电工作不正常,因为有些 TTL 电需要下一级的输入作为负载才能 正常工作。

  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) 设想你将设计完成一个电子电方案,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:

  ● 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!

  答:放大电中频率补偿的目的有二:一是改善放大电的高频特性,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 电中,由于晶体管结电容的存在常常会使放大电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中引入负反馈。然后,负反馈的引入 又引入了新的问题,那就是负反馈电会出现自激振荡现象,所以为了使放大电 能够正常稳定工作,必须对放大电进行频率补偿。

  频率补偿的方法可以分为超前补偿和滞后补偿,主要是通过接入一些阻容元 件来改变放大电的开环增益在高频段的相频特性,目前使用最多的就是锁相 环。

  答:这里仅对放大电的频率响应进行说明。 在放大电中,由于电抗元件(如电容、电感线圈等)及晶体管极间电容的存

  在,当输入信号的频率过低或过高时,放大电的放大倍数的数值均会降低,而 且还将产生相位超前或之后现象。也就是说,放大电的放大倍数(或者称为增 益)和输入信号频率是一种函数关系,我们就把这种函数关系成为放大电的频 率响应或频率特性。

  放大电的频率响应可以用幅频特性曲线和相频特性曲线来描述,如果一个 放大电的幅频特性曲线是一条平行于 x 轴的直线(或在关心的频率范围内平行 于 x 轴),而相频特性曲线是一条通过原点的直线(或在关心的频率范围是条通过 原点的直线),那么该频率响应就是稳定的。

  改变频率响应的方法主要有:(1) 改变放大电的元器件参数;(2) 引入新的 元器件来改善现有放大电的频率响应;(3) 在原有放大电上新的放大电 构成多级放大电。

  答:随着工作频率的升高,放大器会产生附加相移,可能使负反馈变成正反馈而引起自激。进行相位补偿可以消除高频自激。相位补偿的原理是:在具有高 放大倍数的中间级,利用一小电容 C(几十~几百微微法)构成电压并联负反馈 电。可以使用电容校正、RC 校正分别对相频特性和幅频特性进行修改。

  波特图就是在画放大电的频率特性曲线时使用对数坐标。波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成,它们的横轴采用对数刻度 lg f ,幅频特性的纵轴采用 lg Au 表示,单位为 dB;相频特性的纵轴仍用j 表示。下图给出了高通 和低通电的波特图:

  答:基本放大电按其接法的不同可以分为射极放大电、共基极放大电和共集电极放大电,简称共基、共射、共集放大电。 共射放大电既能放大电流又能放大电压,输入电阻在三种电中居中,输出电阻较大,频带较窄。常做为低频电压放大电的单元电。 共基放大电只能放大电压不能放大电流,输入电阻小,电压放大倍数和输出电阻与共射放大电相当,频率特性是三种接法中最好的电。常用于宽频带 放大电。

  共集放大电只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大、输 出电阻最小的电,并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电的输入级和输 出级,在功率放大电中也常采用射极输出的形式。

  答:下图(a)给出了单极性集成运放 C14573 的电原理图,图(b)为其放大电 部分:

  右图(a)中 T1、T2 和 T7 管构成多电流源,为放大电提供静态偏置电流, 把偏置电简化后,就可得到图(b)所示的放大电部分。

  第一级是以 P 沟道管 T3 和 T4 为放大管、以 N 沟道管 T5 和 T6 管构成的电 流源为有源负载,采用共源形式的双端输入、单端输出差分放大电。由于第二 级电从 T8 的栅极输入,其输入电阻非常大,所以使第一级具有很强的电压放 大能力。

  第二级是共源放大电,以 N 沟道管 T8 为放大管,漏极带有源负载,因此 也具有很强的电压放大能力。但其输出电阻很大,因而带负载能力较差。

  7、电阻 R 和电容 C ,输入电压为 R 和 C 之间的电压,输出电压分别为 C 上电压和 R 上电压,求这两种电输出电压的频谱,判断这两种电何为高通 滤波器,何为低通滤波器。当 RC

  从电的频率响应不难看出输出电压加在 C 上的为低通滤波器,输出电压加 在 R 上的为高通滤波器。

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