求职攻略| 硬核公司的硬件笔试题长什么样?先来5道选择题
求职攻略| 硬核公司的硬件笔试题长什么样?先来5道选择题
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本轮解析的是大疆的硬件工程师岗位笔试题目，算是相当硬核的一套题。一方面综合度非常高，包含了电源、信号链、总线协议、信号完整性、分立器件、示波器等多领域的知识，另一方面题目难度对于应届生而言比较高，其中一些题目如果没有深入研究过某一方向的知识很难短时间内得到答案。对于这样的题目，注重平时的知识积累是最好的准备方法。
1. 关于开关电源（DCDC）和线性稳压（LDO）电源，下面说法错误的是（）（单选）
A.LDO只能用于降压，而DCDC升降压皆可
B.LDO输出电容的ESR越小越好
C.DCDC比LDO更适合于大负载电流的场景
解析：本题答案为B。
又碰到了开关电源和LDO的对比，可以说是每套硬件笔试题必考的内容了。首先来说错误选项B，LDO输出电容的ESR取值是有一定范围的，输出电容需要一定的ESR来确保LDO的环路稳定性。以PMOS LDO为例，其环路中存在内部误差放大器输出电阻和负载电容构成的主极点P1，负载电阻和负载电容构成功率极点Ppwr，这两个极点如果不加以补偿就会产生-180°相移，使得环路不稳定，伯德图如下图所示：
考虑输出电容ESR的话，ESR和输出电容会产生一个零点。当该零点频率大于P1频率时，可以补偿两个极点带来的-180°相位移，使得环路达到稳定，伯德图如下图所示：
然而，如果ESR进一步减小，零点频率会进一步提高，当零点频率非常接近功率极点Ppwr的频率时，其带来的90°相位提升可能无法作用在控制带宽的频率范围内，仍然会造成控制带宽内出现-180°相位移的现象，环路不稳定。所以ESR的大小要适中，不能太大也不能太小。下面是截取LM2940规格书中的曲线图，可以看到输出电容的ESR大小是有着范围限定的，因此B选项错误。再来说其它选项。LDO工作本质是电阻串联分压，改变调整管的导通程度从而获得对应的负载电压，所以只能降压；DCDC拓补结构多样，Buck降压，Boost升压，四管Buck-Boost升降压，因此A选项正确。LDO由于压差全部由调整管承担，输出大负载电流时温升会非常大，而DCDC由于频繁的开关，器件温升没有LDO那么大，使得其可以输出较大的负载电流，C正确。同时正是由于DCDC这种高频开通关断的工作特性，使得其会辐射出大量的开关噪声，而LDO没有这种高频开关的过程，所以DCDC更容易出现电磁干扰问题，D选项正确。
2.Buck电路中，上管的自举驱动电路，其自举电容的耐压至少应大于（）（单选）D.上管栅极驱动电压
本题考察了NMOS自举驱动电路的知识。首先来看自举驱动电路长什么样子，由于NMOS自举驱动电路形式一致，因此这里以栅极驱动芯片举例（半桥驱动两个NMOS再配上后级LC电路也是个Buck）。下图是截选自IR2104的规格书，可以清楚的看到ic的VB脚连接了一个二极管和一个电容，这就是自举二极管和自举电容，这两个元件便大体构成了自举驱动电路。
自举驱动电路利用的是电容两端电压不能突变的原理：下管导通时自举电容充电，下管关闭时自举电容放电驱动上管。充电时，电流流经路径为Vcc->自举二极管->自举电容->下管->GND，忽略二极管压降与Rdson压降的话，此时自举电容两端电压就是输入电压Vcc。下管关断后，自举二极管截止，自举电容电流流入VB脚，通过内部推挽电路输出信号驱动上管NMOS，内部P管导通时VB电位为HO电位，此时电容两端电压为Vcc，正好对应上管NMOS的Vgs，因此上管得以驱动。从以上分析来看，自举电容所承受的最大电压应至少大于输入电压，因此A选项正确。
3.关于Buck电路的设计，以下说法正确的是（）（单选）A．Buck的开关频率越大，就可以选用更低感量的电感，所以设计时应选择芯片的最大开关频率C．Buck电感感量越大，输出纹波电流越小，所以设计时尽可能选用大感量电感D．Buck电感的铁损与电感电流的交流分量无关
本题考察了buck电路设计时具体的元件计算选型细节。首先列出两个常用公式：
第一个公式是电感量的计算公式，第二个公式是电感纹波电流的计算公式。给定输入电压、输出电压、纹波电流的情况下，开关频率越高则电感量越小，但是如果选择最大开关频率则会带来开关损耗增加与恶劣的EMI问题，所以开关频率的选择要综合考虑很多方面的因素，不能直接选择芯片的最大开关频率，A错误。根据电感纹波电流的计算公式，给定输入电压、输出电压、开关频率的情况下，电感量越大输出纹波电流越小。但是电感量大了以后会导致动态响应的问题，电感储能过多没法及时响应负载的动态响应，所以电感量也不是越大越好，C错误。电感上的损耗分为两部分：铜损和铁损，铜损一般指DCR产生的损耗，其和电感电流直流分量有关。铁损一般指铁芯损耗，主要由涡流损耗和磁滞损耗造成，这两部分都和电感电流的交流分量有关，D错误。根据电感量计算公式，输出电压、负载电流、电感电流纹波系数、开关频率都确定时，只有输入电压和电感量正相关。电感量计算时要考虑应力最大的应用情况，所以此时输入电压应取最大输入电压，B正确。
4. 对于如图所示的Type II型补偿网络，其闭环增益提供了（）（单选）D.两个零点，两个极点
对于没接触过电源环路补偿设计的同学，这道题难度非常大，需要现场推导出补偿器的传递函数，然后判断零极点数量。在有限的考试时间内要做出来压力不小。如果了解过环路补偿相关知识，直接套结论：Type II补偿器提供2p1z，即两个极点一个零点，就可以非常快得出答案为B。下面来手动推导一下误差放大器输出电压Ve和功率级输出电压Vo的传递函数（分析交流小信号扰动的影响时，参考电压源Vref等效为GND）：
用反相比例放大器的分析方法推导传递函数，可以看出最终的传递函数有一个零点，两个极点，其中包含一个初始极点。所以答案为B：一个极点，两个零点。对于Type II、Type III、PI、PID等补偿网络，可以在平时注重积累，推导一下传递函数，在碰到对应题目时就可以快速得到答案。
D.传导干扰
本题考察EMC相关知识。电磁干扰三要素：电磁骚扰源、传播路径（即题目中耦合路径）、敏感设备。电磁干扰传播路径一般分为两种：传导耦合与辐射耦合，对应了EMI测试中的CE测试与RE测试。传导干扰是电磁干扰传播的一种方式，并不是三要素，因此答案为D。
笔试解析继续为大家带来笔试题的解析，以及知识的补充。如果有想要解析的题目，可以发给达尔闻安排。同时，欢迎加入达尔闻求职技术交流群，进群方式：添加妮姐微信（459888529），并备注求职，即可邀请进群。
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