电子系统设计复习题级

电子系统设计（电子）复习题第一章、电子系统设计基础1、电子系统的定义是什么？电子系统主要是指多个电子源器件或功能模块组成，能实现较复杂的应用功能的客观实体2、什么是Top－Down设计，有何优点（P2）？自顶向下设计，由系统级设计开始，根据系统所描述的该系统应具备的各项功能，将系统划分为单一功能的子系统，在根据子系统功能划分各部件，完成部件设计后，最后才是单元电路和元件级设计。

（系统—>子系统—>部件—>元件）优点：避开具体细节，有利于抓住主要矛盾。

适用于大型、复杂的系统设计。

第二章、常用电子元器件的应用1、数字电位器的基本工作原理是什么（P16）？总的来讲，它是通过计数值来控制电阻值的。

输入端有加/减计数端、片选，内部有7位计数器及其计数存储器、解码器，输出端是受模拟开关控制其通断的电阻阵列。

电阻阵列是通过解码器中移除的码来控制其通断的，因此就有的每个计数值都有与其对应的模拟开关接通状况，也就有了不同的电阻值。

2、交流衰减器的输入输出关系推导。

说明“欠”、“过”、“最佳”补偿的波形特点。

举例说明此电路的一个典型应用，说明示波器探头的补偿原理（教材P20）。

“欠补偿”就是对于高频信号反应欠灵敏，因此测试设备所显示的幅度的变化跟不上被测信号的幅度变化，不管是上升沿还是下降沿，测试设备所显示出来的幅度的变化都是迟缓平滑的。

“过补偿”就是对于高频信号反应过灵敏，因此测试设备所显示的幅度的变化跟超前被测信号的幅度变化，不管是上升沿还是下降沿，测试设备所显示出来的幅度的变化都是斗直尖锐的。

“最佳补偿”就是对于高频信号的反应是同步的，因此测试设备所显示的幅度变化都同步被测信号的幅度变化示波器探头的补偿原理：交流衰减器的一个典型的应用是示波器的10：1探级。

图（a ）中的探级内的1C 为微调电容，调整它可获得最佳补偿。

图（b ）中的1T 集电极向2T 管基极传送脉冲信号，考虑到2T 的发射结电容be C ，以及使2T 由截止能快速饱和，并由饱和向截止态转变时，加快的be I 减少，都必须使用i C ，i C 称为“加速电容”，它工作在过补偿状态 4、画出实际电容器的高频等效电路图，为何PCB 去耦电容要用大小电容组合的结构（第2章 常用电子元器件的应用_2 P5）？PC B 板去耦电容合理配置：电容的容值越大它的谐振频率就越低。

所以一般，我们在PCB 的电源分配处使用10uF~100uF 的大容值的电解电容，来滤除20Mhz 以上高频噪声。

而在集成电路芯片IC 处放0.01uF 的小容值的陶瓷电容，使IC 稳定工作在7Mhz 下。

5.二极管在电子电路中的运用举例，至少记3种，绘图并说明其工作原理（教材36）图（a）为典型的全桥整流图（b）为运算放大限幅，若为普通的二极管（如1N4148），限幅值约为0.7b V6、表贴电阻0805、1206、1210各表示什么含义（教材P55）？贴片元件的尺寸大小，单位英寸1英寸=25.4mm例：表贴电阻0805 表示：长0.08英寸宽0.05英寸0805 ：长：2 宽：1.25 高：1.25 长0.08英寸宽0.05英寸1206 ：长：3.2 宽：1.6 高：1.25 长0.12英寸宽0.06英寸1210：长：3.2 宽：2.5 高：1.5 长0.12英寸宽0.10英寸7、画出光电耦合器的等效电路图，简要说明其工作原理和应用（教材P61）。

工作原理：光电耦合输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上，因光电效应产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电光电的特性转换。

应用：传输开关信号和二次测晶体管工作于截止和饱和两种状态；用于晶闸输出的设计，还有输入端（一次侧）设计8、画出普通继电器接成自锁的电路原理图，举例说明其应用（补充）。

什么是继电器的自锁电路：继电器的线圈是接在辅助电路中的.继电器的副触头(常开)要和给线圈通电的启动开关并联.当开关按下时,线圈通电,常开闭合,常闭断开.当你松开启动开关的时候,由于电流从与开关并联的副触头进入线圈,使得线圈能够继续有电流通过,从而实现了自锁功能.（即不管启动开关的状态如何，都没有办法改变继电器电路的通断状态）10、数字电路电平接口应该遵循什么规则（补充）？如何简单使5V 电平标准与3.3V 电平标准互相接口，估算限流电阻的阻值（第2章 常用电子元器件的应用_1P8、9）？总的来说：驱动门的驱动强度处于负载门的驱动门限内（最小值与最大值之间）。

1R =5V/135mA=37Ω,一般1R 降20%左右，得1R 为30Ω2(5.25 3.7)8*301648V mA R mA--Ω==Ω第三章、模拟电路与系统设计1、如何根据运放的特点和误差来源、功率等因素选择运放外围电阻？(第三章课件，知道误差公式P24)（1）电阻太大，功耗大，电阻太小，误差大（2）从热噪声的角度，反馈电阻应该尽量小，但阻值过小会使反相输入放大电路的输入电阻降低，通常为千欧级（3）误差公式：()()01212111////2f IO IB f IO f R V V I R R R I R R R R ⎛⎫⎡⎤=++-++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦当21//f R R R =时，可以消除偏置电流引起的误差。

2、识别滤波器幅频特性曲线中的通带，阻带，通带衰减，阻带衰减，通带纹波，阻带纹波。

如何根据给定的指标确定滤波器的参数，课件“第三章_模拟电路设计_2”P17页的实例。

（P12的图要画，各参量要标注）通带与阻带 通带纹波实例：某录音系统要求设计抗混叠滤波器： 通带截至频率8KHz ，衰减3dB 。

系统采用12bits 编码。

为了降低滤波器的阶数，采样频率为100KHz 。

要求在相位和衰减之间取得折衷。

参数转换：3dB 截止频率8kHz 。

12bits 编码，量化信噪比为12×6.02=72.24dB根据采样定理，于50kHz 处衰减72dB 就不会发生混叠。

采用巴特沃斯滤波器，在相位和衰减之间取得折衷。

3．什么是DC 一DC?DC 一DC 变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称直流斩波。

4、写出单位增益KRC 有源低通滤波器的电路示意图及f0、Q 值的表达式。

如何根据给定截止频率设计该滤波器？百度文库：有源滤波器的设计0012***f pi R Cf Q B ==5、分析课件“第三章_模拟电路设计_1” 第43页和第46页电路输入输出的关系，说明电路的作用。

（专题5，运放）电压－电流转换器精密整流器7、什么是LDO 器件，它有何特点（教材P157）？LDO 是低压差稳压器特点：输入—输出低压差，从而提高效率，减少能耗缺点：在需要大压降的情况下使用LDO ，在LDO 上消耗的功率将很大，效率大打折扣。

第四、五章、数字电路与系统设计、A/D、D/A技术1、模拟开关是怎样的器件，举例说明它的应用？（名词解释）模拟开关是一种在数字信号控制下，将模拟信号接通或断开的元件或电路，具有低功耗，速度快，无机械触点无残余电压体积小使用寿命长等特点应用：自动信号采集，程控放大，视频开关，总线开关等电路2、分析D/A转换器梯形电阻网络的工作原理，写出D/A转换后的电压与输入数据的关系。

（第四章：权电阻网络P3）百度文库：微机系统与原理第8章权电阻网络的工作原理：从左往右看，不管开关打向哪里，其电阻都是R，对于VREF而言，输入电流为：I=VREF/R 当开关打向IOUT2（此端子接地）时，电流流向地，反之则流行IOUT1，形成有效输出电流。

开关受控于数字输入，最低位到最高位的开关打向IOUT1时，电流分别为：I/256，I/128……I/2因此，流经IOUT1的电流之和为：若在IOUT1端接入运放，反馈电阻为R，则输出电压= -VREF*D/2563、抗混迭滤波器有何作用？若与低通模拟系统的-3dB截止频率为最高频率，为何实际系统的采样率会远大于奈奎斯特采样率，画出示意图说明？抗混迭滤波器作用：在采样之前，采样率是预先知道的，但是被采样信号的最高频率是未知的，为了不发生混迭，在采样之前首先要将信号进行模拟低通滤波处理，滤波器的理论截至频率为采样率的一半。

如果将采样率设为滤波器截至频率的两倍，为了不发生混迭，意味着滤波器要具备垂直下降的截至特性（理想砖墙Brick-Wall滤波器），这是不可能实现的。

工程实际上，为了降低模拟滤波器的设计难度，采样率一般要大于滤波器截至频率的数倍以上4、数字带宽和模拟带宽有何区别？以奈奎斯特采样率的一半速率为基准进行归一化，计算数字带宽。

模拟带宽：指模拟信号所含最高频率和最低频率之差。

数字带宽：又称为数码率，它等于采样频率（对应于模拟信号的时间轴）与比特数（对应于模拟信号的幅度轴，比如8bit，就是说幅度的精度为Amax/64。

当然，这里比特数为8）之积。

数字带宽：实质上是指数码速率，即为单位时间内通过心道的二进制数的比特数通过的数模拟带宽：能够有效通过心道的信号的最大频带宽带。

数字带宽是模拟带宽对采样率的一半的归一化第五章、现代数字系统设计与EDA技术1、什么是可综合设计和不可综合设计，分别举例说明。

用VHDL语言设计硬件，能够生成实际硬件结果的设计，称为可综合性设计，不能够生成实际硬件结构的设计称为不可综合设计。

可综合设计：计数器，触发器，是续集，组合逻辑不可综合设计：文件IO，VHDL语言中的after延时等2、什么是设计验证？VHDL测试台的作用以及基本设计思路是什么？（第五章课件）设计验证是证明设计思路如何实现的过程，即通过各种方法核对设计规范和输出结果一致性的过程。

（即包括验证设计内部的正确的白盒测试，又包括验证外部输入输出正确性的黑盒测试）VHDL设计台用于设计仿真，其基本思想是构建一个虚拟的仿真环境，带测试的设计只是这个环境下的一个模块，通过给待测模块施加一定的激励，观察，捕获起输出，使用人工或自动判断实际输出与期待输出的一致性。

4、数字系统的同步设计和异步设计的区别、优缺点各是什么？给定外部时钟信号和数据信号，说明用同步和异步方法写FPGA内部触发器的基本国策，设FPGA驱动时钟的频率远大于外部数据输入的时钟频率。

同步和异步的区别：同步设计是指系统中的所有模块都在同一个参考时钟的触发下工作。

而异步设计则是至少使用了两个以上不同的时钟，一般是各模块使用各自的时钟，模块间用握手协议进行通信。

同步设计：优点：系统有一个统一的时序参考点，这样使得电路的设计、仿真软件能够自动准确的分析系统的时序，确定系统的最大工作时钟频率，分析痛是否满足时序要求。

缺点：与异步电路相比电路通常比较复杂，随着设计规模的扩大，其时钟的skew 和时钟网络的复杂性日益严重异步设计：优点：①模块化特点突出；②对信号的延迟不敏感；③可避免时钟skew问题；④有潜在的高性能特性；⑤电磁兼容性好；⑥简单、紧凑、功耗较低缺点：无法实现自动化和标准化5、什么是触发器的建立时间和保持时间，理解第五章课件P35页的寄存器传输模型，说明为何同步电路可以进行自动时序分析，而异步电路无法做到。