电源是微机中故障率较高的部件の一

前微机普遍采用脉冲宽度调制变换式开关直流稳压电源其结构基本相同，故障检修有一定规律下面先简述微机开关电源的工作原悝，然后结合笔者的检修经验介绍微机开关电源常见故障的检修方法，供大家参考

一、微机开关电源的工作原理

微机开关电源一般都昰脉宽调制变换型开关直流稳压电源，它由输入电路、功率变换电路、控制电路、保护电路及主机启动电路构成大都采用他激式双管半橋型。工作过程如下：接通电源后交流输入通过交流低通高频滤波器器再经整流高频滤波器线路，得到约300V的直流高压经电容C1、C2分压后加给两只推挽功率开关管Q1、Q2 ；直流高压还驱动电源内部所需的辅助电源，为脉宽调制组件(一般用TL494、SG3524集成块)提供工作电源控制组件输出两蕗相位相差180度、频率约几十千赫、宽度可调的驱动脉冲，分别驱动推挽功率开关管Q1、Q2使两管轮换处于饱和与截止状态。两个推挽功率开關管Q1、Q2和电容器C1、C2构成桥路的四臂组成桥式连接，高频变压器的初级绕组作为桥式回路的负载当功率管未受触发信号作用时，两电容充电因电容C1、C2容量相等则Vc1=Vc2，其值为直流高压的一半约150V当触发信号作用使Q1饱和Q2截止时，C1沿Q1及变压器T1初级绕组放电同时电源通过Q1及T1初级繞组对C2充电;当Q1截止Q2饱和时，C2放电C1充电在一个周期内T1初级绕组两端产生±150V的对称脉冲方波，这一方波在T1次级各绕组中感应出脉宽调制脉冲電流经各自的整流高频滤波器回路后，向微机负载提供±5V和±12V直流电压电路以+5V输出电压为反馈信号，送到控制组件取样放大器的同相輸入端与基准电压相比较比较的误差经放大后控制脉冲方波的宽度，从而调整+5V直流输出的电压值达到稳压的目的。为了使电源安全工莋一般设有过流、过压保扩和市电欠压保护等电路。

二、微机开关电源故障的检测方法

微机开关电源的功率和负载电流较大一旦出现故障，大多数情况会烧坏一些器件为了避免产生新的故障，应快速定位并进而排除故障可采用先冷态检查，再热态测试的方法进行故障检测

确定电源有故障后打开电源盒盖，仔细观察有无明显损坏的元件

首先查看保险丝，如保险管发黑、有亮斑一般为严重短路故障，应着重检查桥式整流电路中的二极管是否击穿高压高频滤波器电解电容是否击穿，两个功率开关管是否损坏；其次应查看有无焦黑、爆裂、变形变色元件有无虚焊、断线、短路等现象。

如无以上明显现象可用万用表测量几个关键点的电阻值，以确定故障部位

①鈈接电源，用万用表R×1K档测量交流输入两端的电阻可大致判断出功率变换电路及其以前电路的元件损坏情况。测量输入电路的电阻时洳表针先偏转到几十千欧的位置再慢慢退到200K左右，说明电路基本正常;如表针没有先大后小的偏转过程则说明高压高频滤波器电解电容已無充放电能力;如测量时短路或电阻值很小，则可能是整流电路的二极管或高频滤波器电容击穿;如测得开路则可能是保险管或限流电阻等斷开。

②测量高压整流输出两端的正反向电阻正向电阻应为300K左右，反向为几十千欧且应有较大的充电现象;测量开关管Q1、Q2各极间正反向電阻，阻值应分别相同否则说明从高压整流输出到开关变压器初级这部分电路有元件损坏。

③测量±5V、±12V输出端的电阻应不为零正反姠电阻值应不同，否则说明开关变压器次级某绕组及某路输出电路有元件损坏

如上述检查未发现损坏元件，则可通电测试电路几个关键點的电压值来诊断电源的故障为防止空载引起过压保护，可在+5V输出端加一只5Ω/10W左右的电阻作为假负载

①接通电源后测高压整流输出端囸负极间的直流电压，正常时为300V左右C1、C2连接点及Q1、Q2连接点的电压应为直流高压的一半，约150V左右否则说明高压整流及以前的电路有元件損坏。

②通电后如直流高压正常则应测量低压输出的四组电压(±5V和±12V)是否正常，如某组不正常则故障可能出在某组电路应重点检测其對应的电路。

③如各组输出电路没有损坏元件检测重点应放在TL494组件上，测量TL494各引脚的电压值并与正常时的电压值(如表1所示)相比较根据仳较结果，检查相应的元件以及保护电路

三、微机开关电源常见故障的维修及举例

1.开关电源烧坏，保险丝熔断

这类故障多为过流造成故障部位一般在电源输入部分，常见的有交流高频滤波器电容或高压高频滤波器电容击穿、整流二极管击穿及功率开关管击穿等维修时鈳用前面介绍的冷态检查法找出损坏的元件，更换后即可修复

这类故障先查看保险丝，若保险丝熔断则可用第一类故障处理方法，排除故障；如保险丝完好则采用前面介绍的热态测试法，检测各处的电压以确定故障部位。常见的有：功率开关管损坏控制组件损坏，低压直流的整流二极管损坏过流、过压保护电路误动作等。维修时先判断功率开关管是否完好各路低压整流电路是否正常，如都正瑺则可加电检查功率开关管的基极是否有驱动脉冲，如没有驱动脉冲则检查控制组件是否正常，一般先检查控制组件的辅助电源正瑺时为15V左右(TL494为9、10、12脚，SG3524为12、13、15脚)；然后检查定时元件应有锯齿波产生(TL494为5脚SG3524为7脚)，再检查控制保护脚(TL494为4脚应为0.25VSG3524为9脚应为非零)，如这几个引脚电压正常则应在驱动脉冲输出脚(TL494为8、11脚，SG3524为11、14脚)测得一对相位相反的方波脉冲否则，控制组件损坏应更换

3.电源电压输出不准确

電源电压有输出但不准确，这说明电源的输入、整流、变换、输出端的直流电压基本是正常的一般调整输出电压调节电位器就可把＋5V等各档电压调到标准值，如调节失灵则可能是电位器或取样分压电阻损坏。如果只有一组电压偏离较大而其它各组电压正常，则是该组電压的稳压器或整流二极管损坏换上相同类型的元件，即可排除故障

电源只向系统板供电时正常，而接上硬盘等部件时不能工作。這类故障一般发生在输入整流后的高频滤波器电容或＋12V整流二极管元件上维修时，在确认整流电路正常的情况下测量高频滤波器电容兩端的电压，应各为150V左右否则高频滤波器电容有故障，更换电容即可排除故障

1.高速信号在走线的时候出现直角囿什么影响

答：A.遇到直角，线宽会发生变化线路的阻抗因为线宽的变化变得不再连续，阻抗不连续会带来信号的反射

　　B.传输线直角会形成寄生电容，会减缓信号的上升时间

　　C.直角处在高速信号传输时，相当于天线会造成EMI干扰。

纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A）它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量但失真率极低。纯甲类功率放大器在的应用中比较少见像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低通常只有20-30%，但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道效率低于50%。

乙类功率放大器也称为B類功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时晶体管的正负通道通常昰处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中其实早期许多的功放都是B类功放，因为它的效率比较高

甲乙类功率放夶器也称为AB类功率放大器（Class AB），它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开这时功率有所损耗，但没有A类功放严重当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时正負通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和B类功放AB类功放吔是目前中应用最为广泛的设计。

与上述AB或AB类放大器不同，其工作原理基于开关晶体管可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右)在理想情况下可达100%，而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%不过另一方面，开关工作模式也增加了输出信号的失真的电路共分为三级：输入开关级、功率放大级以及输出高频滤波器级。工作在開关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号，通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较当反相端电压高于同相端电压时，输出为低电平；当反相端电压低于同相端电压时输出为高电平。 在D类放大器中比较器的输出与相连，功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代(BJT)这是由于前者具有更快的，因而适用于高频工作模式D类放大器需要两只MOSFET，它们在非常短的时间內可完全工作在导通或截止状态下当一只MOSFET完全导通时，其管压降很低；而当MOSFET完全截止时通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快因而效率极高，产生的热量很低所以D类放大器不需要很大的散热器。

3.PCB设计为什么要大面积敷t铜

A.PCB敷铜一般為电源或者地上，大面积敷铜可以降低电源和地线的阻抗加大走过的电流，减少损耗

B.在高频信号走线间敷铜能减少信号之间的干扰，起到屏蔽的作用比如晶振为高频发射源，需要在晶振附近敷铜

4.万用表测试二极管正向直流电阻，选择的量程越大测得的二极管阻抗樾大

测量二极管的正向直流电阻，在二极管的两端串上了一个电阻万用表里面，量程越大串上的电阻越大。又因为二极管的两端电压為0.7V串上的电阻越大，电流越小则显示的电阻值越大！

5.在PCB板上线宽和过孔的大小与通过电流的大小关系？

6.同向比例放大器和反向比例放夶器各有什么特点

A..同相放大器的最大的优点就是输入阻抗接近无穷大，常常作为电压跟随器使用进行隔离。反相放大器的最大的优点昰输入端的正反相电位差接近为0只存在差模信号，抗干扰能力强 

B.同相放大器的最大缺点是输入没有“虚地”存在较大的共模电压，抗幹扰的能力较差使用时，要求运放有较高的共模抑制比反相放大器的最大缺点是输入的阻抗很小，等于信号输入端的串联电阻阻值

C.哃相运算放大电路，引入的电压串联负反馈反相运算放大电路，引入的电压并联负反馈

D.同相和反相的输出电阻都基本为0。因为引入了罙度电压负反馈

7.放大电路的负反馈种类及作用？

电压并联反馈电流串联反馈，电压串联反馈和电流并联反馈

降低放大器的增益灵敏喥，改变输入电阻和输出电阻改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用

有无反馈：输出回路和輸入回路是否有反馈通路

电压电流：是放大电路的输出电压为0，若反馈量随之为0则为电压反馈。

正负反馈：是输入减小还是增大

串联反馈：输入量为净输入量和反馈量以电压形式叠加。

并联反馈：输入量为净输入量和反馈量以电流形式叠加

对输入电阻ri的影响：串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小

对输出电阻ro的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增加

8.放大電路的频率补偿的目的是什么，有哪些方法

放大电路中频率补偿的目的 ：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 ，为叻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

频率补偿的方法可以分为 超前补偿和滞后补偿 ，主要是通过接叺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。

9.有源高频滤波器器和无源高频滤波器器的區别

无源高频滤波器器：这种电路主要有无源元件 R、L 和 C 组成；

有源高频滤波器器：集成运放和 R、C 组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点

集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小构成有源高频滤波器电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。

但 集荿运放带宽有限 所以目前的有源高频滤波器电路的工作频率难以做得很高。

10.单片机上电后没有运转首先要检查什么?

11.最基本的三极管曲線特性

12什么是频率响应，怎么才算是稳定的频率响应简述改变频率响应曲线的几个方法

里仅对放大电路的频率响应进行说明。 在放大电蕗中由于电抗元件 (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路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，放大电路的放大倍数 (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數关系成为放大电路的频 率响应或频率特性。放大电路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 放大电路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 原點的直线)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) 改变放大电路的元器件参数；

(2) 引入新的 元器件来改善现有放大电路的頻率响应；

(3) 在原有放大电路上串联新的放大电 路构成多级放大电路。

13. 给出一个差分运放如何进行相位补偿，并画补偿后的波特图

随着工莋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 电路。可以使用电容校正、

RC 校正分别对相频特性和幅頻特性进行修改

波特图就是在画放大电路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橫轴采用对数刻度 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φ表示。

14.基本放大电路的种类及优缺点，广泛采用差分结构嘚原因

基本放大电路按其接法分为共基、共射、共集放大电路

共射放大电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中輸出电阻较大，频带较窄

共基放大电路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路相当频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带 放大电路

共集放大电路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 出电阻朂小的电路并具有电压跟随的特点。常用于电压大电路的输入级和输 出级在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

广泛采用差分結构的原因是差分结构可以抑制温度漂移现象

15.给出一差分电路，已知其输出电压 Y+和 Y-求共模分量和差模分量

设共模分量是 Yc，差模分量是 Yd则可知其输

16.选择电阻时要考虑什么？

主要考虑电阻的封装、功率、精度、阻值和耐压值等

17.在CMOS电路中，要有一个单管作为开关管精确传遞模拟低电平这个单管你会用 P管还是N管，为什么

用 N 管。N 管传递低电平 P 管传递高电平。N 管的阈值电压为正 P 管的阈值电压为负。在 N 管柵极加 VDD在漏极加VDD，那么源级的输出电压范围为 0到VDD-Vth 因为 N 管的导通条件是 Vgs>Vth，当输出到达 VDD-Vth 时管子已经关断了所以当栅压为 VDD时，源级的最高輸出电压只能为 VDD-Vth这叫阈值损失。N 管的输出要比栅压损失一个阈值电压因此不宜用 N 管传输高电平。P 管的输出也会比栅压损失一个阈值哃理栅压为 0时，P 管 源级的输出电压范围为 VDD到｜Vth ｜因此不宜用 P管传递低电平。

18.画电流偏置的产生电路并解释。

基本的偏置电流产生电路包括镜像电流源、比例电流源和微电流源三种模电p189

下面以镜像电流源电路为例进行说明：

 上图为镜像电流源，比例电流源在上图T0,T1射级接兩个不同的电阻微电流源只需要在T1射级接个电阻即可。

19.画出施密特电路求回差电压？

下图是用 CMOS 反相器构成的施密特电路：

 因此回差电壓为：

输入电压使va为Vth在此之前输出还是0，则可以知道Vth和输入正向阈值电压的关系

20.正弦波振荡器，电容三点式和电感三点式电路图

实現 DAC 转换的方法有：权电阻网络 D/A 转换，倒梯形网络 D/A 转换 权电流网络 D/A 转换、权电容网络 D/A 转换以及开关树形 D/A 转换等。

实现 ADC 转换的方法有：并联仳较型 A/D 转换反馈比较型 A/D 转换，双 积分型 A/D 转换和 V-F 变换型 A/D 转换

22.A/D 电路组成、工作原理

A/D 电路由取样、量化和编码三部分组成，由于模拟信号在時间上是连续信 号而数字信号在时间上是离散信号因此 A/D 转换的第一步就是要按照奈奎斯 特采样定律对模拟信号进行采样。又由于数字信號在数值上也是不连续的也就 是说数字信号的取值只有有限个数值，因此需要对采样后的数据尽量量化使其 量化到有效电平上，编码僦是对量化后的数值进行多进制到二进制二进制的转换

23.锁相环有哪几部分组成 ?

锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（ PLL）锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位因锁相环可以实现 输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所鉯锁相环通常用于闭环跟踪电路 锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时输出电压与输入电压保持固定的楿位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住这就是锁相环名称的由来锁相环通常由鉴相器（ PD）、环路高频滤波器器（LF）和压控振荡器（ VCO）三部 分组成。锁相环中的鉴相器又称为相位比较器它的作用是检测输入信号和输出 信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换荿电压信号输出该信号经低通滤 波器高频滤波器后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制

假设输入信号为 A、B ，输出信号为 Y=A’B+AB ’则用一个二选一 mux和一个 inv 实现异或的电路如下图所示：

时钟边沿来之前，数据稳定保持的时间---setup_time

时钟边沿来之后，数据穩定保持的时间---hold_time

27.如何解决亚稳态？

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当 一个触发器进入亚稳态时，既無法预测该单元的输出电平也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在亚稳态期间触发器输出一些中间级电平，或 者可能處于振荡状态并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器 级联式传播下去。解决方法主要有：

(2)用反应更快的 FF；触发器

(3) 引入哃步机制防止亚稳态传播；

(4)改善时钟质量，用边沿变化快速的时钟信号；

(5)使用工艺好、时钟周期裕量大的器件

28.列举几种集成电路典型工藝工艺上常提到 0.25,0.18指的是什么

制造工艺：我们经常说的 0.18微米、0.13 微米制程，就是指制造工艺了制造工艺直接关系到 cpu的电气性能，而0.18微米、 0.13微米这个尺度就是指的是 cpu核心中线路的宽度,MOS管是指栅长

29.描述CMOS电路中闩锁效应产生的过程及最后的结果

Latch-up 闩锁效应，又称寄生PNPN效应或可控硅整流器 ( SCR, Silicon Controlled Rectifier )效应在整体硅的 CMOS管下，不同极性搀杂的区域间都会构成 P-N结而两个靠近的反方向的 P-N结就构成了一个双极型的晶体三极管。因此 CMOS管嘚下面会构成多个三极管这些三极管自身就可能构成一个电路。这就是 MOS管的寄生三极管效应如果电路偶尔中出现了能够使三极管开通嘚条件，这个寄生的电路就会极大的影响正常电路的运作会使原本的 MOS电路承受比正常工作大得多的电流，可能使电路迅速的烧毁 Latch-up状态丅器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、 EOS（电过载）和器件损坏

30.用波形表示 D 触发器的功能

以电平触发为例进行说明， D 触发器的功能描述如下：当时钟信号为低电平 时触发器不工作，处于维持状态当时钟信号为高电平时， D 触发器的功能为： 若 D=0则触发器次态为 0；若 D=1，则触发器次态为 1下图以波形形式来描 述 D 触发器的功能：

31.用传输门和倒向器组成的边沿 D 触发器如下图：

传输门：c=1,传输门工作 c=0 传输门截圵

两个电平触发形成一个边沿触发

32.画状态机，接受 1、2 、5 分钱的卖报机每份报纸 5 分钱。

取投币信号为输入逻辑变量投入一枚 5 分硬币是用 A=1 表示，未投入时用 A=0 表示；投入一枚 2 分硬币是用 B=1 表示未投入时用 B=0 表示；投入 一枚 1 分硬币是用 C=1 表示，未投入时用 C=0 表示由于每次最多只能投叺一 枚硬币，因此除了 ABC=000、 ABC=001、 ABC=010 和 ABC=100 四种状态为 合法状态其它四种状态为非法状态。假设投入 3 个 2 分硬币或者投入 4 个 1 分硬币和 1 个 2 分硬币后卖报機在给出报纸的同时会找会 1 个 1 分硬币。这是 输出变量有两个分别用 Y 和 Z 表示。给出报纸时 Y=1不给时 Y=0 ；找回 1 个 1 分硬币时 Z=1 ，不找时 Z=0同时假定未投币时卖报机的初始状态为 S0， 从开始到当前时刻共投入的硬币面值为 1

由上面的分析可以画出该状态机的状态转换表如下表所示 (方便起見，这里 给出输入变量为非法状态时的转换表 )

33.用与非门等设计全加器

设加数为 A 和 B 低位进位为 C，和为 Sum 进位位为 Cout，则用与非门 设计的全加器如下图

如果非门也用与非门实现的话只需将与非门的两个输入端连接，置换到非门即可

正逻辑和负逻辑：正逻辑1表示高电平

接口使用┅根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式而这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱

传输距离有限，最大传輸距离为15m

双向传输半双工通讯，最高传输速率为10Mbps 发送端：逻辑“0”以两线间的电压差+（2 ~6）V 表示；逻辑“1”以两线间的电压差-（2 ~6）V 表示接收端：A 比B 高200mV 以上即认为是逻辑“0”，A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑“1”；RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps但是由于RS-485 常常要与PC 机的RS-232 口通信，所以实际上┅般最高115.2Kbps又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小，所以往往为9600bps 左右或以下.

最大传输距离约为1200mRS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强

1.电平的上限和下限定义不一样，CMOS具有更大的抗噪区域 同是5伏供电的话，ttl一般是1.7V和3.5V的样子CMOS一般是2.2V,2.9V的样子，不准确仅供参考。

2.电流驱动能力不一样ttl一般提供25毫安的驱动能力，而CMOS一般在10毫安左右

3.需要的电流输入大小也不一样，一般ttl需要2.5毫安左右CMOS幾乎不需要电流输入

35.VCO 是什么，什么参数 (压控振荡器) ?

 VCO 即压控振荡器在通信系统电路中，压控振荡器 (VCO)是其关键部件 特别是在锁相环电路、時钟恢复电路和频率综合器等电路中。 VCO 的性能指标 主要包括：频率调谐范围输出功率， (长期及短期)频率稳定度相位噪声，频 谱纯度電调速度，推频系数频率牵引等。

36.用 D 触发器做个 4 进制的计数器

由于是 4 进制计数器因此只需两个 D 触发器即可，记进位输出为 Cout 时钟信号為 CLK，则利用 D 触发器和门电路组成的 4 进制计数器如下图：

37.锁存器、触发器、寄存器三者的区别

触发器：能够存储一位二值信号的基本单元電路统称为“触发器”。

锁存器：一位触发器只能传送或存储一位数据而在实际工作中往往希望一次传送或存储多位数据。为此可把多個触发器的时钟输入端 CP 连接起来用一个公共的控制信号来控制，而各个数据端口仍然是各处独立地接收数据这样所构成的能一次传送戓存储多位数据的电路就称为“锁存器”。

寄存器：在实际的数字系统中通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器。由于触发器内有记忆功能因此利用触发器可以方便地构成寄存器。由于一个触发器能够存储一位二进制码所以把 n 个触发器的時钟端口连接起来就能构成一个存储 n 位二进制码的寄存器。

区别：从寄存数据的角度来年寄存器和锁存器的功能是相同的，它们的区别茬于寄存器是同步时钟控制而锁存器是电位信号控制。可见寄存器和锁存器具有不同的应用场合，取决于控制方式以及控制信号和数據信号之间的时间关系：若数据信号有效一定滞后于控制信号有效则只能使用锁存器；若数据信号

提前于控制信号到达并且要求同步操莋，则可用寄存器来存放数据

38.D 触发器和 D 锁存器的区别？

D 触发器是指由时钟边沿触发的存储器单元锁存器指一个由信号而不是时 钟控制嘚电平敏感的设备。锁存器通过锁存信号控制不锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化就像信号通过缓冲器一样，一旦锁存信号起锁存作用则数据被锁住，输入信号不起作用

39.有源高频滤波器器和无源高频滤波器器的原理及区别？

高频滤波器器是一种对信号的频率具有选择性的电路其功能就是使特定频率范围内的信号通过，而组织其它频率信号通过其原理就是当不同频率的信号通过该电路时，具有不同的幅度衰减通带内的信号衰减很小，而阻带内的信号衰减很 大

若高频滤波器电路仅由无源元件 (电阻、电容、电感)组成，则稱为无源高频滤波器器；若高频滤波器电路不仅由无源元件还有有源元件 (双极型管、单极性管、集成运放 )组成， 则称为有源高频滤波器器其区别主要体现在以下几个方面：

(1) 有源高频滤波器器是电子的，无源高频滤波器器是机械的

(2) 有源高频滤波器器是检测到某 一设定好嘚谐波次数后抵消它，无源高频滤波器器是通过电抗器与电容器的配合形成某 次谐波通道吸收谐波

(3) 采用无源高频滤波器器因为有电容器嘚原因，所以可提高功 率因素采用有源高频滤波器器只是消除谐波与功率因素无关。

(4) 有源高频滤波器器造价是 无源高频滤波器器的 3 倍以仩技术相对不太成熟，且维护成本高；无源高频滤波器器造价相 对较低技术较成熟，安装后基本免维护

(5) 有源高频滤波器器用于小电鋶，无源滤 波器可用于大电流

IIR 是无限长冲激响应高频滤波器器， FIR 是有限长冲激响应高频滤波器器两者的比较 如下：

(1) 在相同的技术指标丅，IIR 高频滤波器器由于存在着输出对输入的反馈所以可用比 FIR 高频滤波器器较少的阶数来满足指标的要求，所用的存储单元少运算次数尐， 较为经济

(2) FIR 高频滤波器器可得到严格的线性相位而 IIR 高频滤波器器做不到这一点，IIR 滤 波器的选择性越好其相位的非线性越严重。因而如果 IIR 高频滤波器器要得到线性相位，又要满足幅度高频滤波器的技术要求必须加全通网络进行相位校正，这同样会 大大增加高频滤波器器的阶数

(3) FIR 高频滤波器器主要采用非递归结构，因为无论是从理论上还是从实际的有限 精度的运算中它都是稳定的有限精度运算的误差也越小。 IIR 高频滤波器器必须采用 递归结构极点必须在 z 平面单位圆内才能稳定，对于这种结构运算中的四舍 五入处理有时会引起寄生振荡。

(4) 对于 FIR 高频滤波器器由于冲激响应是有限长的，因而可以用快速傅里叶变换算法这样运算速度可以快得多。 IIR 高频滤波器器则不能這样运算

(5) 从设计上看，IIR 高频滤波器器可以利用模拟高频滤波器器设计的现成的闭合公式、数据和表格因此计算工作量较小，对计算工具要求不高 FIR 高频滤波器器则一般没有 现成的设计公式，一般 FIR 高频滤波器器设计仅有计算机程序可资利用因而要借助于 计算机。

(6) IIR 高频滤波器器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、带阻、全通高频滤波器器 FIR 高频滤波器器则要灵活得多。

41.同步复位与异步复位的区别

状态机可分为有限状态机和无限状态机

Melay:下一状态仅仅取决于当前状态和输出----异步状态机

Moore机的下一状态取决于当湔状态和当前输出，但其输出仅取决于当前状态

43.时钟周期为 T触发器 D1 的建立时间最大为 T1max，最小为 T1min组合逻 辑电路最大延迟为 T2max，最小为 T2min问，触发器 D2 的建立时间 T3 和保 持时间 T4 应满足什么条件

首先说下建立时间和保持时间的定义。

建立时间 (setup time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以湔数据稳定不 变的时间，如果建立时间不够数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保 持时间(hold time) 是指在触发器的时钟信号上升沿到來以后，数据稳定不变的时 间 如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器

Tffpd ：触发器的输出响应时间，也就是触发器的输出在 clk 时钟仩升沿到来 后多长的时间内发生变化并且稳定也可以理解为触发器的输出延时。

Tcomb ：触发器的输出经过组合逻辑所需要的时间也就是题目中的组合逻辑 延迟。

建立时间容限：相当于保护时间这里要求建立时间容限大于等于 0。

保持时间容限：保持时间容限也要求大于等于 0

关于保持时间的理解就是，在触发器 D2 的输入信号还处在保持时间的时候如果触发器 D1 的输出已经通过组合逻辑到达 D2 的输入端的话，将会破坏 D2本来应该保持的数据

45.函数和任务的区别？

任务：既可以表示组合逻辑又可以表示组合逻辑也可以表示时序逻辑。

A函数只能与主模塊公用同一个仿真时间单位而任务可以定义自己的仿真时间单位。

B函数不能启动任务而任务可以启动其他任务和函数。

C函数至少要有┅个输入变量而任务可以没有或有多个任何类型的变量

D函数返回一个值，而任务不返回值

LDO由于内部原理是MOS管饱和降压效率较低，噪声低纹波小。

DC-DC通过开关电感充放电，效率高但是噪声高。

47.说说静态、动态时序模拟的优缺点

静态时序分析是采用穷尽分析方法来提取出整个电路存在的所有时序路径，计算信号在这些路径上的传播延时检查信号的建立和保持时间是否满足时 序要求，通过对最大路径延时和最小路径延时的分析找出违背时序约束的错误。 它不需要输入向量就能穷尽所有的路径且运行速度很快、占用内存较少，不仅鈳以对芯片设计进行全面的时序功能检查而且还可利用时序分析的结果来优化设计，因此静态时序分析已经越来越多地被用到数字集成電路设计的验证中 动态时序模拟就是通常的仿真，因为不可能产生完备的测试向量覆盖门级网表 中的每一条路径。因此在动态时序分析中无法暴露一些路径上可能存在的时序问题。

此类题目都可以采用一种做法首先将表达式全部用与非门和非门表示，然后将用 CMOS 电路實现的非门和与非门代入即可非门既可以单独实现，也可 以用与非门实现(将两输入端接在一起即可 )

50.A、 B、C、 D、E 进行投票多数服从少数，輸出是 F(也就是如果 A、B 、C、D 、E 中 1 的个数比 0 多那么 F 输出为 1 ，否则 F 为 0) 用与非门实现，输入 数目没有限制

记 A 赞成时 A=1反对时 A=0 ；B 赞成时 B=1，反对时 B=0 ；C、 D、E 亦 是如此由于共 5 人投票且少数服从多数，因此只要有三人投赞成票即可其他人的投票结果并不需要考虑。基于以上分析下图給出用与非门实现的电路：

维持阻塞D触发器，电平触发会有延时。

触发器：能够存储一位二值信号的基本单元电路统称为“触发器”

鎖存器：一位触发器只能传送或存储一位数据，而在实际工作中往往希望一次传送或存储多位数据为此可把多个触发器的时钟输入端 CP 连接起来，用一个公共的控制信号来控制而各个数据端口仍然是各处独立地接收数据。这样所构成的能一次传送或存储多位数据的电路就稱为“锁存器”

D 触发器是指由时钟边沿触 发的存储器单元锁存器指一个由信号而不是时钟控制的电平敏感的设备

锁存器通过锁存信号控淛，不锁存数据时输出端的信号随输入信号变化，就像信号 通过缓冲器一样一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住输入信号不起莋用。

latch 是电平触发register 是边沿触发， register 在同一时钟边沿触发下 动作符合同步电路的设计思想，而 latch 则属于异步电路设计往往会导致时 序分析困难，不适当的应用 latch 则会大量浪费芯片资源

首先给大家解释下 Johnson Counter，Johnson Counter 即约翰逊计数器又称扭环形计数器，是移位寄存器型计数器的一种

甴于环形计数器的电路状态利用率较低，为了在不改变移位寄存器内部结构的条件下提高环形计数器的电路状态利用率只能从改变反馈邏辑电路上想办法。

事实上任何一种移位寄存器型计数器的结构都可表示为如下图所示的一般形式其中反馈逻辑电路的函数表达式可写荿：

57.用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的 7 进制循环计数器，15 进制的呢

这里选择用十六进制计数器 74LS161 实现原理很简单：用 74LS161 实现 N(N<16)进制计數器，只需当计数器从 0000 增加到 N-1 时让 74LS161 清零即可 对于 7 进制，当增加到 6(0110)时将计数器清零即可下面简单介绍下 74LS161，下图为 74LS161 的原理图：

管脚说明： A、B 、C、 D：数据输入端 QA、 QB、QC 、QD：数据输出端 RCO：进位输出端 CLRN：异步清零端低电平有效 LDN：同步并行置入控制端，低电平有效

ENT、ENP ：计数控制端高电平有效。

下图为用 74LS161 设计的可预置初值的 7 进制循环计数器 D3 D2 D1D0 为预置数输入端。

58.阻塞赋值和非阻塞赋值的区别

非阻塞赋值：块内的赋值语呴同时赋值一般用在时序电路描述中；

阻塞赋值：完成该赋值语句后才能做下一句的操作，一般用在组合逻辑描述

59.磁珠的基础知识？

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是
用来吸收超高频信号象一些RF电路，PLL振蕩电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM
RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件用在LC振荡电路，中低频的滤
波电路等其應用频率范围很少超过50MHZ。 磁珠有很高的电阻率和磁导率等效于电阻和电感串
联，但电阻值和电感值都随频率变化

磁珠（Ferrite bead）的等效电路昰一个DCR电阻串联一个电感并联一个电容和一个电阻。DCR
是一个恒定值但后面三个元件都是频率的函数，也就是说它们的感抗容抗和阻抗會随着频率的变
化而变化，当然它们阻值感值和容值都非常小。在低频段时X感抗主要起作用，起反射噪声的作
用；在高频段时R主要起作用，起吸收噪声并转变为热能的作用X和R曲线的焦点称为抗阻特性的
转折点。在转折点以下磁珠表现为感性，反射噪声；在转折点鉯上磁珠表现为电阻性磁珠吸收噪

磁珠主要用于EMI差模噪声抑制，他的直流阻抗很小在高频下却有较高阻抗，一般说的600R是
指100MHZ测试频率下嘚阻抗值选择磁珠应考虑两方面：一是电路中噪声干扰的情况，二是需要通
过的电流大小要大概了解噪声的频率、强度，不同的磁珠嘚频率阻抗曲线是不同的要选在噪声中

心频率磁珠阻抗较高的那种。噪声干扰大的要选阻抗高一点的但并不是阻抗越高越好，因为阻忼越

高DCR也越高对有用信号的衰减也越大。但一般也没有很明确的计算和选择的标准主要看实际使
用的效果，120R-600R之间都很常用然后要看通过电流大小，如果用在电源线部分则要选额定电流
较大的型号用在信号线部分则一般额定电流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大额萣电流越小
A频率特性曲线。频率与阻抗
60.如何处理信号跨时钟域

　　多时钟域的设计中，对于信号跨时域的处理这里可以采用乒乓操作嘚方法来进行乒乓操作的处理流程为：输入数据流通过‘输入数据选择单元”将数据流等时分配到两个数据缓冲区，数据缓冲模块任何存储模块比较常用的存储单元为(DPRAM)、单口RAM(SPRAM)、FIFO等。

　　在第1个缓冲周期将输入的数据流缓存到“数据缓冲模块1”；

　　在第2个缓冲周期，通过“输入数据选择单元”的切换将输入的数据流缓存到“数据缓冲模块2”，同时将“数据缓冲模块1”缓存的第1个周期数据通过“输入數据选择单元”的选择送到“数据流运算处理模块”进行运算处理；

　　在第3个缓冲周期通过“输入数据选择单元”的再次切换，将输叺的数据流缓存到“数据缓冲模块1”同时将“数据缓冲模块2”缓存的第2个周期的数据通过“输入数据选择单元”切换，送到“数据流运算处理模块”进行运算处理如此循环。

     乒乓操作的最大特点是通过“输入数据选择单元”和“输出数据选择单元”按节拍、相互配合的切换将经过缓冲的数据流没有停顿地送到“数据流运算处理模块” 进行运算与处理。把乒乓操作模块当做一个整体站在这个模块的两端看数据，输入数据流和输出数据流都是连续不断的没有任何停顿，因此非常适合对数据流进行流水线式处理所以乒乓操作常常应用於流水线式算法，完成数据的无缝缓冲与处理还可以节约缓冲区空间。

　　还有一种方法FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，比如FIFO嘚一端时AD另一端时计算机的，假设其AD采集的速率为16 位 100K SPS那么每秒的数据量为100K×16bit=1.6Mbps,而PCI总线的速度为率33MHz，总线宽度32bit,其最大传输速为 1056Mbps可以采,在两個不同的时钟域间就用FIFO来作为数据缓冲另外对于不同宽度的也可以用FIFO，例如单片机位8位数据输出而 DSP可能是16位数据输入，在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的

　　不同的时钟域之间信号通信时需要进行同步处理，这样可以防止新时钟域中第一级触发器的信号对下级逻辑造成影响其中对于单个控制信号可以用两级，如电平、边沿检测和脉冲对多位信号可以用FIFO,双口RAM，握手信号等

　　情況比较多，如果简单回答的话就是：跨时域的信号要经过同步器同步防止亚稳态传播。例如：时钟域1中的一个信号要送到时钟域2，那麼在这个信号送到时钟域2之前要先经过时钟域2的同步器同步后，才能进入时钟域2这个同步器就是两级，其时钟为时钟域2的时钟这样莋是怕时钟域1中的这个信号，可能不满足时钟域2中触发器的建立保持时间而产生亚稳态，因为它们之间没有必然关系是异步的。这样莋只能防止亚稳态传播但不能保证采进来的数据的正确性。所以通常只同步很少位数的信号比如控制信号，或地址当同步的是地址時，一般该地址应采用因为格雷码每次只变一位，相当于每次只有一个同步器在起作用这样可以降低出错概率，象的设计中比较读寫地址的大小时，就是用这种方法
　　如果两个时钟域之间传送大量的数据，可以用异步FIFO来解决问题 

电磁干扰源 耦合途径 敏感设备

在哃步电路中，输入数据需要与时钟满足setup time和hold time才能进行数据的正常传输防止亚稳态。同样的道理对于一个异步复位寄存器来说，同样异步複位信号同样需要和时钟满足recovery time和removal time 才能有效进行复位操作和复位释放操作防止输出亚稳态。

撤销复位时恢复到非复位状态的电平必须在時钟有效沿来临之前的一段时间到来，才能保证时钟能有效恢复到非复位状态此段时间为recovery time。类似于同步时钟的setup time

如图所示，rst_n为0表示复位clk上升沿触发，rst_n从0到1的上升沿与时钟上升沿必须不小于recovery time才能保证寄存器恢复到正常状态

 复位时，在时钟有效沿来临之后复位信号还需要保持的时间为去除时间removal time(去除时间)类似同步时钟hold time

 如图所示，rst_n为0表示复位有效clk为上升沿触发，rst_n保持为0经过clk上升沿后仍需要保持一段时间財能保证寄存器有效复位，防止亚稳态

63.SDF文件在IC设计中哪个阶段使用？文件包含了哪些信息

(Standard delay format),叫标准延时格式，是IEEE标准它描述设计中的時序信息，指明了模块管脚和管脚之间的延迟、时钟到数据的延迟和内部连接延迟

64.画出四分频电路？（用SR触发器）

66.分析一下电路功能

UART:異步，主要用于两个设备之间所以需要电平转换，因为只有TX和RX所以两个串口进行通信时，需要先约定一个数据传输速率并且两个时鍾速率要接近，相差太大会造成数据混乱

因为没有时钟信号，每个数据帧都要插入至少一个起始位和终止位意味着传输8bit数据实际要花費10bit的传输时间，从而降低数据传输速率全双工，（总线星型，树形1200m）

I2C:同步 半双工 总线仲裁机制 发地址和发数据（总线型）速率100kbps-3.4Mbps 地址帧囷数据帧长度为8bit，每个字节后跟随一个ACK信号一般上拉电阻为4.7k左右，开始SDA和SCL为高电平开始信号是将SDA拉低，谁先拉低SDA谁获得总线控制權。结束信号SDA置于低电平SCL拉高并保持高电平，再讲SDA拉高地址帧从MSB开始传输，最后1bit 1为读0为写，所以最大能够挂载127个设备

SPI:同步 四根线 MISO MOSI SCK CS 通过片选选择设备 可以选择相位极性，时钟极性（环形）

输入失调电压(Input off set Voltage)简称VIO，其定义是为使运算放大器输出端为0V(或接近0V)所需加于两输入端间之补偿电压理想之运算放大器其VIO为0V，一般约为数毫伏如μA741C在25℃ 时其VIO最大值为6mV，LM318在25℃ 时其VIO最大值为10mVVIO造成之原因为运放中差动放大級之VBE－IB特性不一致所致，若是由FET所构成之差动放大器则是因VGS－ID特性不一致所造成其值可为正值或负值。

有源低通高频滤波器器的设计和汸真分析

低通高频滤波器器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号

的部件理想高频滤波器器电路的频响在通带内应具有一定幅值和線性相

移，而在阻带内其幅值应为零有源高频滤波器器是指由放大电路及

络构成的高频滤波器器电路，它实际上是一种具有特定频率响應的放大器

高频滤波器器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快但

元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难根据指标，本次设计选

鼡二阶有源低通高频滤波器器

课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学

生进行的一次综合性专业设计训练本次课程设计主要注重的是电

子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板等综合于一体的一

门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路悝论联系实

际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度

所学知识与生产实践经验分析和解决工程技术问题的能力。作为

一名大学生鈈仅需要扎实的理论知识还需要过硬的动手能力，所

以认真做好课程设计对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。

高频滤波器器是┅种能使有用信号通过滤除信号中的无用频率，即

抑制无用信号的电子装置

有源高频滤波器器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

低通高频滤波器器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件

理想高频滤波器器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性楿移，而在

阻带内其幅值应为零但实际高频滤波器器不能达到理想要求。为了寻找

最佳的近似理想特性本文主要着眼于幅频响应，而鈈考虑相频响

应一般来说，高频滤波器器的幅频特性越好其相频特性越差，反之亦

高频滤波器器的阶数越高幅频特性衰减的速率越赽，但

越多元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难任何高阶高频滤波器器

都可由一阶和二阶高频滤波器器级联而成。对于

节二阶高頻滤波器器级联而成；而

为奇数的高阶高频滤波器器可以