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硬件工程师面试常见问题（2）

news 来源：原创 2025/8/17 21:22:20

第六问：你知道那些常用逻辑电平?TTL与COMS电平可以直接互连吗?

逻辑电平：是数字电路中用于表示二进制逻辑状态（0 和 1）的电压或电流信号范围，是数字系统中器件间信号传输的统一标准。

注：逻辑电平并不是非0即1的状态，可能处于0和1之间的不定态。

常见的逻辑电平：TTL 、CMOS 、LVTTL 、LVCOMS 、CML 、ECL 、PECL、 LVPECL、LVDS、RS232 电平、RS422 电平，RS485 电平等。

TTL 和 CMOS 的逻辑电平按典型电压可分为四类：5V 系列3.3V 系列・2.5V 系列和1.8V 系列。
5VTTL 和 5VCMOS 逻辑电平是通用的逻辑电平。
3.3V 及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平・常用的为 LVTTL 电平。
低电压的逻辑电平还有 2.5V 和 1.8V 两种。

TTL与COMS电平可以直接互联吗？

要满足互联就要，TTL和COMS之间相互满足：发送方Voh>接收方Vih；发送方Vol<接收方Vil；

第七问：电容相关的面试题

（1）常见贴片电容的材质有：X7R、X5R、Y5V、NPO (COG)、Z5U。请问电容值最稳定
和介质损耗最稳定的电容是哪一种？

电容值和介质损耗最稳定的电容是NPO这种；

陶瓷电容：

一类为温度补偿型NPO介质
NP0又名COG,电气性能最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变,属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用在对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路中；

二类介电常数型 X7R 介质
X7R 是一种强电介质，因而能制造出容量比 NPO 介质更大的！电容器。这种电容器性能较稳定，随温度、电压时间的改变，其特有的性能变化并不显著，属稳定电容材料类型，使用在隔直流、耦合、旁路、滤波电路及可靠性要求较高的中高频电路中。

二类为半导体型 X5R 介质
X5R 具有较高的介电常数，常用于生产比容较大、标称容量较高的大容量电容器产品。但其容量稳定性较 X7R, 容量、损耗对温度、电压等测试条件较敏感，主要用在电子整机中的振荡、耦合、滤波及旁路电路中。

Y5V和Z5U也是二类电容具体看下表：

介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引
起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。（就是ESR与漏电流产生的损耗）
如果对一个电容加上一个电压，除了对电容充电的电流外还有漏电流，漏电流表示为电阻
上的电流。漏电流与纯电容的充电电流之比就是电容损耗角正切值。（查看数据手册，tanδ越小越好，介质损耗越小）

（2）电容选型要考虑什么

了解常见的电容：

陶瓷电容
陶瓷电容(ceramic capacitor)是以陶瓷为介质的电容器的统称,又称为陶瓷介质电容和瓷介电容。
        这种电容结构简单、电容量较宽;
        陶瓷电容的种类繁多,外形尺寸相差很大;
        按材料介质主要分为I类陶瓷电容和II类陶瓷电容;
        >不同材料的陶瓷介质,其温度特性有极大的差异;
        优点:耐高压、绝缘性好、性能稳定;
        缺点:容量小;
47 土20% 6.3V陶瓷电容器 X7R 1210
220 μF 士20% 6.3V陶瓷电容器 X5R 1210

铝电解电容
电解电容是一种金属通过阳极氧化形成良好绝缘的致密氧化膜作为介质的电容。金属有铝、银、锯、钛。因此，电解电容分为铝电解电容、钽电解电容等。

铝电解电容的特点:
        容量大、体积大；
        频率特性差，在高频率下等效容量很小；
        漏电流比较大；
        ESL 大、ESR 大；
        在极高温和极低温下，性能极不稳定；
        应用于电源滤波、低频旁路和信号耦合；

注：铝电解电容一般有电极，不要接反了，会爆炸的。

钽电容
定义:
用金属钽经过阳极氧化的氧化物作为介质的一种电解电容；
分类:
液钽电容和固钽电容；直插式银电容和贴片钽电容；
特点:
温度性能好；ESL 小，几乎为零；体积小；
ESR 比同额定电压的铝电解电容小；
价格高；
耐电压能力差，高温降额使用；耐电流能力差；
应用于电源滤波、低频旁路和信号耦合。

关注点：容值，封装，耐压（记得要打折），材质（如X7R，X5R）

具体如下：

容量和误差：实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。在选型上注意精度等级。
额定工作电压：电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作，所承受的最大直流电压
绝缘电阻：表示漏电大小，一般绝缘电阻越大越好，漏电也小
电解电容的绝缘电阻一般较小。
温度系数：在一定温度范围内，温度每变化 1°C, 电容量的为相对变化值。温度系数越小越好。
频率特性：电容器的电参数随电场频率而变化的性质。在高频条件牛下工作的电容器，由于介电常
数在高频时比低频时小，电容量也相应减小。损耗也随频率的升高而增加。
等效串联电阻 (ESR): 损耗较大产品的 ESR 较大；随着容量的增大，产品的 ESR 将变小；钽电
容的 ESR 特别小。

第八问：什么是竞争与冒险现象？怎么判断？如何消除？

竞争冒险笼统概念：信号从输入到输出的过程中，在不同通路上经过的门的级数数不同，或者各个门电路平均延迟时间不同，就存在着竞争，并可能出现冒险。

就是因信号传输延迟时间不同，而引起输出逻辑错误的现象。

如图：

详细概念：

竞争：在组合电路中，信号经由不同的路径达到某一会合点点的时间有先有后的现象；
冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲 (毛刺)。

有冒险一定有竞争但是反过来就不一定了。

两种竞争冒险的情况：

怎么判断？

代数法检查
检查表达式是否可在一定条件下成为上图两种情况
卡诺图检查
观察是否存在"相切"的卡诺圈

怎样消除？

(1)增加冗余项
- 代数法
- 卡诺图

如图：

(2)增加惯性延时电路

在电路的输出端连接一个惯性延时环节，通常是 RC 滤波器。

(3)用选通脉冲取样

就是在产生输出的那个点，不让他输出，或者输出无效。

第九问：上电时序怎么控制？

具体问题：请描述ARM或者FPGA各电压的上电时序，一般采用何种方式控制上电时序。

上电时序就查看对应的数据手册，一般的上电顺序，内核电源，辅助电源，IO电源；

怎么控制上电顺序

（1）使用Power Good，具体就是上一级的电源Power Good，推出下一级的Power EN。

Power Good大小一般是上一级电源的90%，具体看手册，只要上一级的电源达到90%，就可以推

出下一级电源的使能，下一级电源开始上电，以实现上电时序的控制。

（2）通过缓启动电容来调节上电时序。

（3）用CPLD或者单片机的GPIO口完成时序控制。

（4）电源时序管理芯片

第十问：用mos管搭出一个二输入与非门电路（笔试题）

与非门的逻辑功能:
输入有 "0", 输出为 "1"
输入全为 "1", 输出才为 "0"

如图：