電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題2010級(jí)(已整理+補(bǔ)充)17頁(yè)

1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（電子）復(fù)習(xí)題第一章、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、電子系統(tǒng)的定義是什么？電子系統(tǒng)主要是指多個(gè)電子源器件或功能模塊組成，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的應(yīng)用功能的客觀實(shí)體2、什么是TopDown設(shè)計(jì)，有何優(yōu)點(diǎn)（P2）？自頂向下設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)開(kāi)始，根據(jù)系統(tǒng)所描述的該系統(tǒng)應(yīng)具備的各項(xiàng)功能，將系統(tǒng)劃分為單一功能的子系統(tǒng)，在根據(jù)子系統(tǒng)功能劃分各部件，完成部件設(shè)計(jì)后，最后才是單元電路和元件級(jí)設(shè)計(jì)。（系統(tǒng)子系統(tǒng)部件元件）優(yōu)點(diǎn)：避開(kāi)具體細(xì)節(jié)，有利于抓住主要矛盾。適用于大型、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章、常用電子元器件的應(yīng)用1、數(shù)字電位器的基本工作原理是什么（P16）？總的來(lái)講，它是通過(guò)計(jì)數(shù)值來(lái)控制電阻值的。輸入端有加/減計(jì)數(shù)

2、端、片選，內(nèi)部有7位計(jì)數(shù)器及其計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器、解碼器，輸出端是受模擬開(kāi)關(guān)控制其通斷的電阻陣列。電阻陣列是通過(guò)解碼器中移除的碼來(lái)控制其通斷的，因此就有的每個(gè)計(jì)數(shù)值都有與其對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)接通狀況，也就有了不同的電阻值。2、交流衰減器的輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)。說(shuō)明“欠”、“過(guò)”、“最佳”補(bǔ)償?shù)牟ㄐ翁攸c(diǎn)。舉例說(shuō)明此電路的一個(gè)典型應(yīng)用，說(shuō)明示波器探頭的補(bǔ)償原理（教材P20）。“欠補(bǔ)償”就是對(duì)于高頻信號(hào)反應(yīng)欠靈敏，因此測(cè)試設(shè)備所顯示的幅度的變化跟不上被測(cè)信號(hào)的幅度變化，不管是上升沿還是下降沿，測(cè)試設(shè)備所顯示出來(lái)的幅度的變化都是遲緩平滑的?！斑^(guò)補(bǔ)償”就是對(duì)于高頻信號(hào)反應(yīng)過(guò)靈敏，因此測(cè)試設(shè)備所顯示的幅度的變化跟超前被測(cè)

3、信號(hào)的幅度變化，不管是上升沿還是下降沿，測(cè)試設(shè)備所顯示出來(lái)的幅度的變化都是斗直尖銳的?！白罴蜒a(bǔ)償”就是對(duì)于高頻信號(hào)的反應(yīng)是同步的，因此測(cè)試設(shè)備所顯示的幅度變化都同步被測(cè)信號(hào)的幅度變化示波器探頭的補(bǔ)償原理：交流衰減器的一個(gè)典型的應(yīng)用是示波器的10：1探級(jí)。圖（a）中的探級(jí)內(nèi)的為微調(diào)電容，調(diào)整它可獲得最佳補(bǔ)償。圖（b）中的集電極向管基極傳送脈沖信號(hào)，考慮到的發(fā)射結(jié)電容，以及使由截止能快速飽和，并由飽和向截止態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，加快的減少，都必須使用，稱(chēng)為“加速電容”，它工作在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)4、畫(huà)出實(shí)際電容器的高頻等效電路圖，為何PCB去耦電容要用大小電容組合的結(jié)構(gòu)（第2章 常用電子元器件的應(yīng)用_2 P5）？ P

4、CB板去耦電容合理配置：電容的容值越大它的諧振頻率就越低。所以一般，我們?cè)赑CB的電源分配處使用10uF100uF的大容值的電解電容，來(lái)濾除20Mhz以上高頻噪聲。而在集成電路芯片IC處放0.01uF的小容值的陶瓷電容，使IC穩(wěn)定工作在7Mhz下。5.二極管在電子電路中的運(yùn)用舉例，至少記3種，繪圖并說(shuō)明其工作原理（教材36）圖（a）為典型的全橋整流圖（b）為運(yùn)算放大限幅，若為普通的二極管（如1N4148），限幅值約為6、表貼電阻0805、1206、1210各表示什么含義（教材P55）？ 貼片元件的尺寸大小，單位英寸 1英寸=25.4mm例：表貼電阻0805 表示：長(zhǎng)0.08英寸 寬0.05英寸

5、0805 ：長(zhǎng)：2 寬：1.25 高：1.25 長(zhǎng)0.08英寸 寬0.05英寸1206 ：長(zhǎng)：3.2 寬：1.6 高：1.25 長(zhǎng)0.12英寸 寬0.06英寸1210：長(zhǎng)：3.2 寬：2.5 高：1.5 長(zhǎng)0.12英寸 寬0.10英寸7、畫(huà)出光電耦合器的等效電路圖，簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理和應(yīng)用（教材P61）。工作原理：光電耦合輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上，因光電效應(yīng)產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電光電的特性轉(zhuǎn)換。應(yīng)用：傳輸開(kāi)關(guān)信號(hào)和二次測(cè)晶體管工作于截止和飽和兩種狀態(tài)；用于晶閘輸出的設(shè)計(jì)，還有輸入端（一次側(cè)）設(shè)計(jì)8、畫(huà)出普

6、通繼電器接成自鎖的電路原理圖，舉例說(shuō)明其應(yīng)用（補(bǔ)充）。什么是繼電器的自鎖電路：繼電器的線圈是接在輔助電路中的.繼電器的副觸頭(常開(kāi))要和給線圈通電的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)并聯(lián).當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí),線圈通電,常開(kāi)閉合,常閉斷開(kāi).當(dāng)你松開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的時(shí)候,由于電流從與開(kāi)關(guān)并聯(lián)的副觸頭進(jìn)入線圈,使得線圈能夠繼續(xù)有電流通過(guò),從而實(shí)現(xiàn)了自鎖功能.（即不管啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)如何，都沒(méi)有辦法改變繼電器電路的通斷狀態(tài)）10、數(shù)字電路電平接口應(yīng)該遵循什么規(guī)則（補(bǔ)充）？如何簡(jiǎn)單使5V電平標(biāo)準(zhǔn)與3.3V電平標(biāo)準(zhǔn)互相接口，估算限流電阻的阻值（第2章 常用電子元器件的應(yīng)用_1P8、9）？總的來(lái)說(shuō)：驅(qū)動(dòng)門(mén)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度處于負(fù)載門(mén)的驅(qū)動(dòng)門(mén)限內(nèi)（最小值與

7、最大值之間）。=5V/135mA=37,一般降20%左右，得為30第三章、模擬電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、如何根據(jù)運(yùn)放的特點(diǎn)和誤差來(lái)源、功率等因素選擇運(yùn)放外圍電阻？(第三章課件，知道誤差公式P24)（1）電阻太大，功耗大，電阻太小，誤差大（2）從熱噪聲的角度，反饋電阻應(yīng)該盡量小，但阻值過(guò)小會(huì)使反相輸入放大電路的輸入電阻降低，通常為千歐級(jí)（3）誤差公式：當(dāng)時(shí)，可以消除偏置電流引起的誤差。2、識(shí)別濾波器幅頻特性曲線中的通帶，阻帶，通帶衰減，阻帶衰減，通帶紋波，阻帶紋波。如何根據(jù)給定的指標(biāo)確定濾波器的參數(shù)，課件“第三章_模擬電路設(shè)計(jì)_2”P(pán)17頁(yè)的實(shí)例。（P12的圖要畫(huà)，各參量要標(biāo)注）通帶與阻帶 通帶紋波實(shí)例

8、：某錄音系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)抗混疊濾波器：通帶截至頻率8KHz，衰減3dB。系統(tǒng)采用12bits編碼。為了降低濾波器的階數(shù)，采樣頻率為100KHz。要求在相位和衰減之間取得折衷。參數(shù)轉(zhuǎn)換：3dB截止頻率8kHz。12bits編碼，量化信噪比為126.02=72.24dB根據(jù)采樣定理，于50kHz處衰減72dB就不會(huì)發(fā)生混疊。采用巴特沃斯濾波器，在相位和衰減之間取得折衷。3什么是DC一DC?DC一DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱(chēng)直流斬波。4、寫(xiě)出單位增益KRC有源低通濾波器的電路示意圖及f0、Q值的表達(dá)式。如何根據(jù)給定截止頻率設(shè)計(jì)該濾波器？百度文庫(kù)：有源濾波器的設(shè)計(jì) 5、分析課件“第

9、三章_模擬電路設(shè)計(jì)_1” 第43頁(yè)和第46頁(yè)電路輸入輸出的關(guān)系，說(shuō)明電路的作用。（專(zhuān)題5，運(yùn)放）該電路的作用是實(shí)現(xiàn)電壓到電流的轉(zhuǎn)換電壓電流轉(zhuǎn)換器精密整流器7、什么是LDO器件，它有何特點(diǎn)（教材P157）？LDO是低壓差穩(wěn)壓器特點(diǎn)：輸入輸出低壓差，從而提高效率，減少能耗缺點(diǎn)：在需要大壓降的情況下使用LDO，在LDO上消耗的功率將很大，效率大打折扣。第四、五章、數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、A/D、D/A技術(shù)1、模擬開(kāi)關(guān)是怎樣的器件，舉例說(shuō)明它的應(yīng)用？（名詞解釋?zhuān)┠M開(kāi)關(guān)是一種在數(shù)字信號(hào)控制下，將模擬信號(hào)接通或斷開(kāi)的元件或電路，具有低功耗，速度快，無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)無(wú)殘余電壓體積小使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)應(yīng)用：自動(dòng)信號(hào)采集

10、，程控放大，視頻開(kāi)關(guān)，總線開(kāi)關(guān)等電路2、分析D/A轉(zhuǎn)換器梯形電阻網(wǎng)絡(luò)的工作原理，寫(xiě)出D/A轉(zhuǎn)換后的電壓與輸入數(shù)據(jù)的關(guān)系。（第四章：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)P3）百度文庫(kù)：微機(jī)系統(tǒng)與原理第8章權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的工作原理：從左往右看，不管開(kāi)關(guān)打向哪里，其電阻都是R，對(duì)于VREF而言，輸入電流為：I=VREF/R當(dāng)開(kāi)關(guān)打向IOUT2（此端子接地）時(shí)，電流流向地，反之則流行IOUT1，形成有效輸出電流。開(kāi)關(guān)受控于數(shù)字輸入，最低位到最高位的開(kāi)關(guān)打向IOUT1時(shí)，電流分別為：I/256，I/128I/2因此，流經(jīng)IOUT1的電流之和為：若在IOUT1端接入運(yùn)放，反饋電阻為R，則輸出電壓= -VREF*D/2563、抗混迭濾波

11、器有何作用？若與低通模擬系統(tǒng)的-3dB截止頻率為最高頻率，為何實(shí)際系統(tǒng)的采樣率會(huì)遠(yuǎn)大于奈奎斯特采樣率，畫(huà)出示意圖說(shuō)明？抗混迭濾波器作用：在采樣之前，采樣率是預(yù)先知道的，但是被采樣信號(hào)的最高頻率是未知的，為了不發(fā)生混迭，在采樣之前首先要將信號(hào)進(jìn)行模擬低通濾波處理，濾波器的理論截至頻率為采樣率的一半。如果將采樣率設(shè)為濾波器截至頻率的兩倍，為了不發(fā)生混迭，意味著濾波器要具備垂直下降的截至特性（理想磚墻Brick-Wall濾波器），這是不可能實(shí)現(xiàn)的。工程實(shí)際上，為了降低模擬濾波器的設(shè)計(jì)難度，采樣率一般要大于濾波器截至頻率的數(shù)倍以上4、數(shù)字帶寬和模擬帶寬有何區(qū)別？以奈奎斯特采樣率的一半速率為基準(zhǔn)進(jìn)行歸一

12、化，計(jì)算數(shù)字帶寬。模擬帶寬：指模擬信號(hào)所含最高頻率和最低頻率之差。數(shù)字帶寬：又稱(chēng)為數(shù)碼率，它等于采樣頻率（對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的時(shí)間軸）與比特?cái)?shù)（對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的幅度軸，比如8bit，就是說(shuō)幅度的精度為Amax/64。當(dāng)然，這里比特?cái)?shù)為8）之積。數(shù)字帶寬：實(shí)質(zhì)上是指數(shù)碼速率，即為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)心道的二進(jìn)制數(shù)的比特?cái)?shù)通過(guò)的數(shù)據(jù)量。模擬帶寬：能夠有效通過(guò)心道的信號(hào)的最大頻帶寬帶。 數(shù)字帶寬是模擬帶寬對(duì)采樣率的一半的歸一化 第五章、現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與EDA技術(shù)1、什么是可綜合設(shè)計(jì)和不可綜合設(shè)計(jì)，分別舉例說(shuō)明。用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)硬件，能夠生成實(shí)際硬件結(jié)果的設(shè)計(jì)，稱(chēng)為可綜合性設(shè)計(jì)，不能夠生成實(shí)際硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

13、稱(chēng)為不可綜合設(shè)計(jì)?？删C合設(shè)計(jì)：計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，是續(xù)集，組合邏輯不可綜合設(shè)計(jì)：文件IO，VHDL語(yǔ)言中的after延時(shí)等2、什么是設(shè)計(jì)驗(yàn)證？VHDL測(cè)試臺(tái)的作用以及基本設(shè)計(jì)思路是什么？（第五章課件）設(shè)計(jì)驗(yàn)證是證明設(shè)計(jì)思路如何實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，即通過(guò)各種方法核對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和輸出結(jié)果一致性的過(guò)程。（即包括驗(yàn)證設(shè)計(jì)內(nèi)部的正確的白盒測(cè)試，又包括驗(yàn)證外部輸入輸出正確性的黑盒測(cè)試）VHDL設(shè)計(jì)臺(tái)用于設(shè)計(jì)仿真，其基本思想是構(gòu)建一個(gè)虛擬的仿真環(huán)境，帶測(cè)試的設(shè)計(jì)只是這個(gè)環(huán)境下的一個(gè)模塊，通過(guò)給待測(cè)模塊施加一定的激勵(lì)，觀察，捕獲起輸出，使用人工或自動(dòng)判斷實(shí)際輸出與期待輸出的一致性。4、數(shù)字系統(tǒng)的同步設(shè)計(jì)和異步設(shè)計(jì)的區(qū)別、優(yōu)

14、缺點(diǎn)各是什么？給定外部時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，說(shuō)明用同步和異步方法寫(xiě)FPGA內(nèi)部觸發(fā)器的基本國(guó)策，設(shè)FPGA驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的頻率遠(yuǎn)大于外部數(shù)據(jù)輸入的時(shí)鐘頻率。同步和異步的區(qū)別：同步設(shè)計(jì)是指系統(tǒng)中的所有模塊都在同一個(gè)參考時(shí)鐘的觸發(fā)下工作。而異步設(shè)計(jì)則是至少使用了兩個(gè)以上不同的時(shí)鐘，一般是各模塊使用各自的時(shí)鐘，模塊間用握手協(xié)議進(jìn)行通信。同步設(shè)計(jì)：優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)序參考點(diǎn)，這樣使得電路的設(shè)計(jì)、仿真軟件能夠自動(dòng)準(zhǔn)確的分析系統(tǒng)的時(shí)序，確定系統(tǒng)的最大工作時(shí)鐘頻率，分析痛是否滿(mǎn)足時(shí)序要求。 缺點(diǎn)：與異步電路相比電路通常比較復(fù)雜，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，其時(shí)鐘的skew和時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性日益嚴(yán)重異步設(shè)計(jì)：優(yōu)點(diǎn)：模塊

15、化特點(diǎn)突出；對(duì)信號(hào)的延遲不敏感；可避免時(shí)鐘skew問(wèn)題；有潛在的高性能特性；電磁兼容性好；簡(jiǎn)單、緊湊、功耗較低 缺點(diǎn)：無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化5、什么是觸發(fā)器的建立時(shí)間和保持時(shí)間，理解第五章課件P35頁(yè)的寄存器傳輸模型，說(shuō)明為何同步電路可以進(jìn)行自動(dòng)時(shí)序分析，而異步電路無(wú)法做到。 建立時(shí)間：輸入數(shù)據(jù)必須超前于時(shí)鐘一段時(shí)間，其最小值稱(chēng)為建立時(shí)間。 保持時(shí)間：時(shí)鐘到來(lái)后，數(shù)據(jù)必須保持一段時(shí)間，其最小時(shí)間稱(chēng)為保持時(shí)間。同步電路共用一個(gè)時(shí)鐘，因而系統(tǒng)有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)序參考點(diǎn)，是電路能自動(dòng)完成時(shí)序分析。圖中，T1是觸發(fā)器D1的延時(shí)時(shí)間，T2是組合邏輯電路的延時(shí)時(shí)間。如圖，如果T3小于觸發(fā)器D2的建立時(shí)間，D2

16、將不能穩(wěn)定工作。所以，在設(shè)計(jì)當(dāng)中我們要控制好T1、T2與T的關(guān)系。第六章、以微處理器為核心的電子信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2、SPI協(xié)議的連接圖，數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，SPI協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)SPI的鏈接圖，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如下圖： SPI數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程：SPI系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸速度總體來(lái)說(shuō)比IC總線要快，速度可達(dá)到幾Mbps3、什么是馮.諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)？P9馮.諾依曼結(jié)構(gòu)：CPU執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器沒(méi)有分離。代碼和數(shù)據(jù)通過(guò)分時(shí)，通過(guò)同樣的總線訪問(wèn)哈佛結(jié)構(gòu)：CPU執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在物理上分離的存儲(chǔ)器中，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分離。采用不同的總線訪問(wèn)。6、單片機(jī)編程有哪幾種模式，分別是什么，說(shuō)明每一種模式的適用環(huán)境和不足之處。畫(huà)圖說(shuō)明。P84（1）大循環(huán)編程模式：嵌入式系統(tǒng)軟件編程最基礎(chǔ)和容易理解與入門(mén)的方式。 不足： 任務(wù)的延時(shí)無(wú)法預(yù)測(cè)，沒(méi)有緊急任務(wù)和一般任務(wù)之分。由于大循環(huán)執(zhí)行時(shí)間影響，導(dǎo)致響應(yīng)的非確定性，可