（十一）嵌入式面试题收集:18道

问题 1（单选题）

答案：B

注释：输入电阻大→从信号源取用的电流小，不会分流或衰减输入信号，对输入信号影响小；输出电阻小→相当于 "恒压源"，带负载时输出电压变化小，输出信号受负载阻抗影响小，带负载能力强。

问题 2（单选题）

答案：C

注释：A/D 转换电压计算公式为 "输入电压 = 基准电压 ×（二进制码对应的十进制值 / 满量程十进制值）"。假设为 4 位 ADC，满量程码为 1111（十进制 15），1000 对应十进制 8，电压 = 4V×(8/15)≈2.13V；若为 8 位 ADC，1000 对应十进制 128，电压 = 4V×(128/255)≈2.02V，选项中 C 为最贴近的合理答案（题目未明确 ADC 位数，按常见选型近似）。

问题 3（单选题）

答案：A

注释：线性电源通过调整管线性降压，功耗大（效率 40%-60%），需大体积散热片和工频变压器；开关电源通过高频开关管快速通断转换能量，功耗小（效率 80% 以上），无需大体积变压器和散热片，故同功率下体积更小、效率更高。

问题 4（单选题）

答案：C

注释：16×16 LED 点阵需 16 路行控制信号 + 16 路列控制信号，而两个 8 路 I/O 口仅能提供 16 个引脚。锁存器可暂存 8 路 I/O 口输出的数据，实现 "分时输出"------ 先通过第一组 8 路 I/O 口输出 8 路信号并锁存，再切换输出另外 8 路信号，最终扩展为 16 路驱动信号，满足点阵需求。

问题 5（单选题）

答案：B注释：步进电机的转向由 "脉冲信号的相位顺序" 决定（如 A→B→C→A 的顺序对应正转）。脉冲信号取反会改变相位触发顺序（如变为Ā→B̄→C̄→Ā），等效于反转相位序列，导致电机转向相反；转速由脉冲频率决定，取反不改变频率，故转速不变。

问题 6（简答题）

请列出三个双极型三极管型号，并注明三极管类型（NPN 或 PNP）。

答案：

NPN 型：9013（小功率通用放大 / 开关管）、2N3904（高频小信号放大管）、S8050（中功率开关 / 放大管）
PNP 型：9012（小功率通用放大 / 开关管，与 9013 互补）、2N3906（高频小信号放大管，与 2N3904 互补）、S8550（中功率开关 / 放大管，与 S8050 互补）注释：双极型三极管按 PN 结结构分为 NPN 和 PNP，NPN 管集电极需接正电源，PNP 管集电极需接负电源；型号后缀或系列对应功率、频率特性，互补型号参数对称，常用于推挽放大电路。

问题 7（简答题）

请画出硅二极管 V-I 特性曲线图，并解释 Vth 与 Vbr 含义。答案：

V-I 特性曲线图描述：
- 正向特性（电压从 0→正向最大值）：当正向电压＜Vth 时，电流极小（近似为 0，处于 "截止区"）；当正向电压≥Vth 后，电流随电压快速增大（处于 "导通区"），曲线陡峭。
- 反向特性（电压从 0→反向最大值）：当反向电压＜Vbr 时，反向电流微弱（漏电流，μA 级），近似为 0；当反向电压≥Vbr 后，反向电流急剧增大（处于 "击穿区"），曲线几乎垂直。
关键参数含义：
- Vth（开启电压 / 阈值电压）：硅二极管典型值为 0.7V，是正向电流开始显著增长的临界电压，低于此值时二极管导通能力极弱，近似不导通。
- Vbr（反向击穿电压）：二极管能承受的最大反向电压，超过后反向电流急剧增大，若不串联限流电阻，二极管会因过热烧毁；稳压管可利用 "可控击穿" 特性工作，普通整流二极管需避免击穿。注释：V-I 特性是二极管的核心电气特性，决定了其在电路中的导通 / 截止状态，是整流、钳位、限幅等电路设计的依据。

问题 8（简答题）

请描述以下关于 EMC 的名称含义：

CE 认证、FCC 认证、3C 认证

ESD 测试

EFT 测试

RS（Radiated Susceptibility）测试

CS（Conducted Susceptibility）测试

答案：

认证含义：

CE 认证：欧盟强制性产品认证，全称 "Conformité Européenne"，包含电磁兼容（EMC）、安全等要求，产品通过认证方可在欧盟 27 国及欧洲自由贸易区销售。
FCC 认证：美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission）制定的强制性认证，核心管控电磁辐射干扰，针对无线电通信、电子设备等，确保产品不干扰美国公共通信网络。
3C 认证：中国强制性产品认证（China Compulsory Certification），包含安全、电磁兼容等要求，是电子电气产品在中国市场销售的必备认证，覆盖家电、通信设备、汽车电子等品类。
ESD 测试：全称 "Electrostatic Discharge Test（静电放电测试）"，模拟产品在生产、运输、使用过程中遭遇的静电冲击（如人体静电、设备静电），测试产品抵抗静电干扰或损坏的能力，是 EMC 测试的核心项目之一。
EFT 测试：全称 "Electrical Fast Transient Test（电快速瞬变脉冲群测试）"，模拟电网开关操作、继电器动作等产生的快速瞬变脉冲干扰，测试产品对这类高频脉冲的抗干扰能力，避免产品因脉冲干扰出现死机、误动作。
RS 测试：全称 "Radiated Susceptibility Test（辐射抗扰度测试）"，测试产品抵抗外部辐射电磁场干扰的能力（如手机基站、微波炉等产生的辐射），确保产品在辐射环境中能正常工作，不出现性能下降或故障。
CS 测试：全称 "Conducted Susceptibility Test（传导抗扰度测试）"，测试产品通过电源线、信号线等 "传导路径" 抵御外部干扰的能力（如电网中的谐波、共模干扰），确保干扰不会通过传导方式影响产品正常工作。注释：EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）包含 "电磁干扰（EMI）" 和 "电磁抗扰度（EMS）"，上述认证和测试均是为了确保电子设备在复杂电磁环境中既能正常工作，又不干扰其他设备。

问题 9（单位换算）

电压电流倍数换算：0dB = ____倍6dB = ____倍20dB = ____倍交流有效值换算（正弦波信号）：1Vrms（交流有效值）= ____Vpp（峰峰值）答案：

0dB = 1 倍注释：dB（分贝）是相对值单位，电压 / 电流的 dB 换算公式为 "dB=20lg (实际值 / 基准值)"，当实际值 = 基准值时，20lg (1)=0dB，即 0dB 表示 "无放大 / 衰减"。
6dB = 2 倍注释：根据公式 20lg (x)=6 → lg (x)=0.3 → x=10^0.3≈2，即 6dB 对应电压 / 电流放大 2 倍（功率对应 4 倍，功率 dB 公式为 10lg (x)）。
20dB = 10 倍注释：根据公式 20lg (x)=20 → lg (x)=1 → x=10^1=10，即 20dB 对应电压 / 电流放大 10 倍。
1Vrms = 2√2 Vpp ≈ 2.828Vpp注释：正弦波的有效值（Vrms）、峰值（Vp）、峰峰值（Vpp）关系为：Vp=Vrms×√2，Vpp=2×Vp=2√2×Vrms；代入 1Vrms，得 Vpp=2×1.414≈2.828V。

问题 10

请绘出基本的降压（BUCK）、升压（BOOST）电源电路拓扑，使用场效应管或三极管、二极管、电感、电容等符号表示。

问题 11

下图是一阶 RC____通滤波器，请计算截止频率 Fc。

问题 12

下图为超外差 FM 收音框图，请在空格内填写模块名称。

答案 12

这张图片是超外差收音机的信号处理流程框图，各模块的作用与流程解析如下：

高频放大器
- 作用：接收天线传来的微弱射频（RF）信号，对其进行放大，提升信号幅度，减少后续环节的噪声干扰。
本地振荡器
- 作用：产生一个稳定的高频振荡信号，频率比接收的射频信号高一个固定的中频（例如 FM 收音机常见中频为 10.7MHz）。
混频器
- 作用：将放大后的射频信号与本地振荡信号混合，通过 "差频" 产生固定频率的中频信号（频率为本地振荡频率与射频信号频率的差值），这是超外差技术的核心，让后续信号处理更简单。
中频放大器
- 作用：对混频器输出的中频信号进行针对性放大（中频频率固定，放大电路可做的更高效），进一步提升信号强度。
检波器（FM 收音机中为鉴频器）
- 作用：将中频信号中的音频信息 "解调" 出来，把高频载波的频率 / 幅度变化转换为对应的音频电压信号。
低频放大器
- 作用：放大解调后的音频信号，驱动扬声器发出声音。

流程总结

天线接收信号 → 高频放大 → 混频 + 本地振荡生成中频 → 中频放大 → 检波解调音频 → 低频放大 → 扬声器发声。

这种结构的优势是信号处理效率高，通过固定中频实现统一的放大和解调，是传统收音机、对讲机等设备的经典设计。

问题13

答案13

问题14

答案14

问题15

答案15

需实现 STM 单片机（3.3V）IO 口对 5V 外部器件的控制，匹配电路可采用电平转换电路，常用方案如下：

方案 1：三极管电平转换电路（成本低）

电路结构：

单片机 IO 口接 NPN 三极管（如 S8050）的基极，基极串联限流电阻 \(R_B\)（约 1kΩ）；
三极管集电极接 5V 电源与上拉电阻 \(R_C\)（约 1kΩ），集电极输出接外部 5V 器件；
三极管发射极接地。

原理：

单片机 IO 输出 3.3V（高电平）时，三极管导通，集电极输出 0V（低电平）；
单片机 IO 输出 0V（低电平）时，三极管截止，集电极经上拉电阻输出 5V（高电平），实现 3.3V→5V 电平转换。

方案 2：专用电平转换芯片（稳定性高）

采用专用双向电平转换芯片（如 TXS0108E），电路结构：

芯片的 A 侧（低电平侧）接单片机 3.3V IO 口与 3.3V 电源；
芯片的 B 侧（高电平侧）接外部 5V 器件与 5V 电源；
芯片使能端（EN）接高电平（或 3.3V）。

原理：芯片内部通过双向 MOS 管实现电平转换，支持双向信号传输，无需额外配置，适合多 IO 口电平转换场景。

方案 3：电阻上拉 + 二极管（简易方案）

电路结构：

单片机 IO 口串联限流电阻 R（约 1kΩ）后，接外部 5V 器件的控制端；
外部 5V 器件控制端经上拉电阻 \(R_{PU}\)（约 1kΩ）接 5V 电源；
单片机 IO 口与地之间并联肖特基二极管（防止 5V 倒灌）。

原理：

单片机 IO 输出 3.3V（高电平）时，外部器件控制端为 3.3V，但需外部器件支持 "3.3V 视为高电平"；
单片机 IO 输出 0V（低电平）时，外部器件控制端经上拉电阻输出 5V，适合对电平兼容性较高的 5V 器件。

推荐采用方案 1（三极管电路）或方案 2（专用芯片），方框内可绘制方案 1 的电路（NPN 三极管 + 限流 / 上拉电阻）。

问题16

答案16

3.3V MCU 控制的高侧电源开关电路设计

高侧电源开关指开关串联在电源正极与负载之间，以下是基本电路（以控制 5V 负载为例）：

电路结构（采用 P 沟道 MOS 管）

核心器件：P 沟道 MOS 管（如 AO3401）、NPN 三极管（如 S8050）、限流电阻 \(R_1\)（1kΩ）、下拉电阻 \(R_2\)（10kΩ）；
连接关系 ：
- MCU 的 3.3V IO 口 → 串联 \(R_1\) → 接 NPN 三极管的基极；
- NPN 三极管的发射极接地，集电极 → 接 P 沟道 MOS 管的栅极；
- P 沟道 MOS 管的源极（S）接外部电源正极（如 5V），漏极（D）接负载正极；
- P 沟道 MOS 管的栅极（G）→ 串联 \(R_2\) → 接外部电源正极（S 极）；
- 负载负极接地。

工作原理

导通（负载供电）：MCU IO 输出 3.3V（高电平）→ NPN 三极管导通 → P 沟道 MOS 管的栅极（G）被拉低 → 源极（S）与漏极（D）导通 → 负载得电；
关断（负载断电）：MCU IO 输出 0V（低电平）→ NPN 三极管截止 → P 沟道 MOS 管的栅极（G）经 \(R_2\) 上拉至电源电压 → 源极（S）与漏极（D）截止 → 负载断电。

电路特点

适用于中低功率负载（P 沟道 MOS 管需匹配负载电流）；
高侧开关可避免负载接地端的干扰，安全性更高；
3.3V MCU 可直接控制，无需额外电平转换（三极管实现了栅极电平的适配）。

问题17

答案17

电压放大倍数为 3 倍的单电源轨到轨运放电路设计

电路选型：同相放大电路（单电源适配）

单电源轨到轨运放需设置合适的直流偏置，使输出信号在电源范围内（0~3.3V）不失真。电路结构如下：

运放：单电源轨到轨型（如 TLV9062）；
电阻：\(R_1 = 1k\Omega\)，\(R_2 = 2k\Omega\)（放大倍数 \(A_V = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 3\)）；
直流偏置：通过电阻分压（\(R_3 = R_4 = 10k\Omega\)）将运放同相输入端偏置在 \(\frac{3.3V}{2} = 1.65V\)；
耦合电容：输入串联 \(C_1 = 1\mu F\)（隔离输入直流，仅传递交流信号），输出串联 \(C_2 = 1\mu F\)（隔离运放直流偏置）。

电路连接

输入信号（DC-1V，AC-1Vpp 1kHz 正弦波）→ 串联 \(C_1\) → 接运放同相输入端；
运放同相输入端同时接 \(R_3、R_4\) 的分压节点（1.65V）；
运放反相输入端接 \(R_1\) 一端，\(R_1\) 另一端接地；
运放反相输入端同时接 \(R_2\) 一端，\(R_2\) 另一端接运放输出端；
运放输出端 → 串联 \(C_2\) → 接负载。

信号失真验证

输入信号的交流分量为 1Vpp（峰峰值），放大 3 倍后交流分量为 3Vpp；运放同相端直流偏置为 1.65V，因此输出信号的范围为 \(1.65V \pm 1.5V = 0.15V \sim 3.15V\)，处于单电源（0~3.3V）范围内，无失真。

问题18

答案18

增益 20dB 的音频放大器设计（驱动 32Ω 耳机）

系统组成

包含电源电路 、同相放大电路 、输入 / 输出耦合电路三部分。

电路设计

（1）电源电路

变压器：将 AC220V 降压为双电源（如 ±12V），取一组单电源（+12V）为运放供电；
整流滤波：变压器输出经整流桥（如 1N4001）整流、100μF 电解电容滤波，得到 + 12V 直流电源。

（2）放大电路（增益 20dB）

运放：采用图中提供的运放（假设为通用音频运放）；
放大倍数：20dB 对应电压增益 \(A_V = 10\)，同相放大电路的电阻选择 \(R_1=1k\Omega\)、\(R_2=9k\Omega\)（\(A_V=1+\frac{R_2}{R_1}=10\)）；
直流偏置：单电源供电时，运放同相端通过 10kΩ 电阻分压（接 + 12V 与地），偏置在 6V（电源中点）。

（3）输入 / 输出耦合

输入耦合：音频输入信号经 1μF 电解电容（隔离直流）接运放同相端；
输出耦合：运放输出端经 100μF 电解电容（隔离直流偏置）接 32Ω 耳机。

电路连接

变压器 AC220V 输入→整流桥→100μF 电容→输出 + 12V 接运放电源端（4 脚），运放地端（隐含）接地；
音频输入→1μF 电容→运放同相端（3 脚），同相端同时接 10kΩ 分压电阻（接 + 12V 与地）；
运放反相端（2 脚）接 \(R_1\)（1kΩ）一端，\(R_1\) 另一端接地；
运放反相端同时接 \(R_2\)（9kΩ）一端，\(R_2\) 另一端接运放输出端（1 脚）；
运放输出端→100μF 电容→32Ω 耳机→接地。

功能验证

增益：20dB（电压放大 10 倍），满足音频信号放大需求；
驱动能力：运放输出能力足够驱动 32Ω 耳机，输出耦合电容隔离直流，避免耳机直流偏置。