硬件工程师面试题答案公布（完结）

1. 阻抗匹配的概念以及作用

解题思路：阻抗匹配是指信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。阻抗匹配的作用主要有两点

2. 如果阻抗不匹配，有哪些后果?

解题思路：如果阻抗不匹配，有以下几种后果：①阻抗不匹配时会在信号线上形成反射，导致能量无法传递，降低效率；②阻抗不匹配时，信号线上有些地方信号强，有些地方信号弱，即形成驻波，导致传输线的有效功率容量降低；③阻抗不匹配造成功率无法发射出去，可能会损坏发射设备；④电路上阻抗不匹配可能会产生振荡和辐射干扰。

3. DCDC和LDO的区别

解题思路：DC-DC是指直流-直流电压变换器，通常指的是间接电压变换，即直流电压转交流电压再转直流电压。DCDC的优点是效率高，重载时可以达到96％，轻载时可以达到80％以上，输入电压范围较宽；而缺点是相于LDO输出纹波大，负载响差。 LDO是指低压差线性稳压器，它的优点是负载响应好，输出纹波小；缺点是效率低，输入输出的电压差不能太大。

4. pcb的常用布线规则有哪些?

解题思路：PCB布线是一项较为重要且繁琐的工作，其规则有很大。首先要知道布线优先次序，一般应该优先布关键信号线，即模拟小信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。其次布线的时候有以下常用的规则：①走线方向控制规则：即相邻层的走线成正交结构；②走线开环检查规则：不允许浮空布线；③阻抗匹配原则：即同一网络的不限宽度应该一致；④走线长度控制规则：即布线长度尽量短，以减少干扰；⑤倒角规则：即布线应该避免锐角和直角，一般为钝角布线等。

5. 解释亚稳态

解题思路：亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。亚稳态主要发生在异步信号检测、跨时钟域信号传输以及复位电路等常用设计中 。亚稳态会使得电路的逻辑发生混乱

6. 解释一下同步电路和异步电路

解题思路：同步电路和异步电路是指同步时序电路和异步时序电路。由于存储电路中触发器的动作特点不同，因此可以把时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两种。同步时序电路所有的触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的；而在异步时序电路中，触发器状态的变化不是同时发生的。

7. 示波器的带宽和采样频率是指什么?

解题思路：示波器有三个关键指标：带宽、采样率和存储深度。带宽是指输入信号通过示波器后衰减3dB时的最低频率，示波器常见的带宽是100M和200M；采样率是指示波器的每秒采样次数（Sa/s），是示波器对信号的采样频率。

8. UART通信协议有几根线，分别有什么作用？

解题思路：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。

9. 电阻选型时一般从哪几个方面进行考虑？

解题思路：一般从阻值、封装、功耗、精度几个方面进行考虑。阻值：常规：100Ω、1kΩ、5.1kΩ、10kΩ、100kΩ、200kΩ) 封装：常用封装0201，0402，0603，0805，1206，1812等；(0402\0603常用，0201用在高精度电路板上，0805、1206、1812板子大、考虑功耗) 功耗：1/16W，1/10W，1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W，3W等；(尺寸越大，允许的功耗越大—功耗尽量＜额定功耗的80％，因为功耗一般是常温下的值) 精度：1%，5%等。(电阻默认用5％；特殊电路才用1％，如取样电阻、分压电阻)

10. 电容选型一般从哪些方面进行考虑？

解题思路：一般从以下几个方面进行考虑： ①容值：电容值;(0.1uf、10uf、100uf，可以通过电容并联提高容值) ②电容类型：陶瓷电容，铝电解电容，钽电解电容等；(陶瓷电容性能好，价格看容值；铝电解电容容值可以做的很大，寄生电阻大，寿命低；钽电解电容滤波效果好，内部寄生参数非常小，尺寸小，多用在音频和摄像头产品，价格贵，耐压差。耐压：陶瓷＞铝电解＞钽电解) ③寄生参数：ESR/寄生电阻，影响滤波效果； ④封装：插件封装，贴片封装； ⑤价格：影响产品成本； ⑥尺寸：影响结构； ⑦精度：陶瓷电容受温度影响较大，电解电容变化小些。(电源滤波一般用钽电容)

11. 放大电路频率补偿的概念，目的和方法分别是什么？

解题思路：概念：频率补偿是为了改变频率特性，减小时钟和相位差，使输入输出频率同步 频率补偿的目的：一是改善放大电路的高频特性，二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，负反馈的引入又引入了新的问题，那就是负反馈电路会出现自激振荡现象，所以为了使放大电路能够正常稳定工作，必须对放大电路进行频率补偿。 频率补偿的方法：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路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。

12. 简单说说你对URAT总线的了解

解题思路：UART是通用异步串行数据总线，是一种全双工传输总线。UART在单片机中是最基本的配置，作为单片机的串口，它有TX(数据发送接口)和RX(数据接收接口)两个接口。使用UART总线接口进行通信的时候，两个设备间的TX和RX相连，RX和TX相连即可。

13. I2C总线的工作原理

解题思路：I2C是同步半双工串行总线，它有SCL(串行时钟线)和SDA(串行数据线)两条线，其工作模式一般为主从工作模式，每一个设备都允许当作主设备，但是在同一个时刻只能有一个主设备。它如何选择和哪一个从设备进行通信？要在软件里定义一个地址(软件寻址)，所以在I2C的通信里，通常会先发一个从设备的地址数据(没有片选信号)。只有一根信号线，所以是半双工通信，这种半双工的通信一般在软件上进行处理(应答机制)。应答机制的意思是：比如主设备要给从设备发送数据，先发过去等待从设备应答，接到从设备应答了之后再发。如果主设备想要从从设备获取数据，那么从设备给主设备发的时候主设备也要给从设备应答。(I2C虽然在硬件上简单，但是在软件上麻烦，且从设备难度＞主设备)

14. 利用I2C总线通信时，怎么区分起始信号和停止信号？

解题思路：起始信号：当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换。 /当时钟信号是高电平时，信号线上出现了(一个)下降沿。 停止信号：当 SCL 线是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换。/当时钟信号是高电平时，信号线上出现了(一个)上升沿。

15. 谈谈你对SPI总线的了解

解题思路：SPI是同步串行通信接口/串行外设接口，它支持一主多从模式的通信方式，一个主设备可以对应多个从设备。选择相应的从设备的时候，需要对片选信号进行使能，想要跟哪个从设备通信就把片选信号使能一下。因为它是同步通信，所以有一根时钟信号线，时钟信号由主设备发出，发出时钟脉冲作为通信过程中的脉搏。(SPI原理：主设备和从设备中都有一个移位寄存器(移位寄存器除了可以存储数据还有移位的功能),主设备想要发出数据的时候先把数据放到寄存器里，寄存器通过一根信号线发给从设备；从设备也一样，想要发出数据的时候先把数据放到寄存器里，寄存器通过一根信号线发给主设备)

16. SPI总线的四种工作模式

解题思路：SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：(时钟信号的极性和相位是重要参数，①极性决定了通信过程中的有效电平：极性是0，表示空闲状态是低电平，有效电平是高电平；极性是1，表示空闲状态是高电平，有效电平是低电平 ②相位决定了采集的时候是在时钟脉冲的第一个还是第二个边沿) CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时 CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时 CPHA=0，表示数据采样/采集是在第1个边沿（第一个脉冲的上升沿），数据发送在第2个边沿(第一个脉冲的下降沿)，后面的脉冲以此类推 CPHA=1，表示数据采样/采集是在第2个边沿(第一个脉冲的下降沿)，数据发送在第1个边沿(下一个脉冲/(第二个脉冲)的上升沿)，后面的脉冲以此类推

17. 常见的滤波电路有哪几种?

解题思路：滤波电路一般分为无源滤波和有源滤波两大类： (1)若滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型/LC滤波、LC-π型滤波和RC-π型滤波等)。 (2)若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。

18. 怎么识别滤波器是低通、高通、带通还是带阻滤波器？解题思路：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零,则为低通滤波器;反之,若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零,则为高通滤波器;若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零,则为带通滤波器;反之,若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定的电压放大倍数,且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零,则为带阻滤波器。

19. 集成运放选型时，需要考虑的基本参数有哪些?

解题思路：集成运放的主要性能参数包括开环差模增益、差模输入电阻、共模抑制比、输入失调电压、输入失调电压的温漂、输入失调电流、输入失调电流的温漂、最大共模输入电压、最大差模输入电压、-3dB带宽频率、单位增益带宽、转换速率。

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