加油站| 磁珠的用法、PCB布线3W规则（大疆通用硬件岗解析）

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本期加油站解析题目来源大疆硬件岗，共5道单选题，涉及知识点包含：磁珠的用法、MOS管参数对电源效率的影响、3W布线原则、晶振电路中电容的作用、电容参数与特性。

NO1关于磁珠的使用描述不正确的是（ ）？A、磁珠的阻抗频率特性曲线，转换点频率以下，以磁珠体现电阻性，转换点所在频率以上，磁珠体现电感性。电感性的作用是反射噪声，电阻性的作用是吸收噪声并转换成热能B、磁珠的选择应满足电路噪声的频带大于磁珠转换点频率，以便磁珠吸收噪声而不是发射噪声C、磁珠是耗能器件，与电容协同工作时，不会产生自激D、电感滤是将电能转换为磁能，磁能可能通过向外部辐射能量引起EMI问题；而磁珠是将电能转换为热能，不会对电路构成二次干扰解析：磁珠的功能特性，及用法。磁珠可以等效为电感和电阻，其中电感部分以X表示，电阻成分以R表示。其整体特性是用R和X合成的阻抗Z的频率特性来表示。磁珠的阻抗Z，在低频段由X起主导作用，体现出电感性，其功能是反射噪声。在高频段是R起主导作用，表现出电阻性，其作用是吸收噪声并将噪声转化为热量。如上图所示R、X交叉点便是功能的转换点，转换点以下体现出电感性，以上体现出电阻性。转换点频率越高其磁珠体现出电感性的频带越宽，对低频的吸收能力越弱，对高频的吸收能力越强；转换点频率越低其磁珠体现出电感性的频带越窄，对低频的吸收能力越强，对高频的吸收能力越弱。所以A不正确。在磁珠选型时，需仔细分析电路信号与噪声所在的频带，所选择的磁珠应满足：电路噪声的频带大于磁珠频率的转化点，以便于磁珠吸收噪声而不是反射噪声；电路信号的频带应处于转换点以下，以防有效信号被磁珠衰减。所以B正确。由上面知识点，可知磁珠在高频时变现的是电阻性，便是耗能器件。与电容构成低通滤波器时，磁珠可以吸收能力，因此不会产生自激的情况。如果是电感和电容构成低通滤波器时，由于电感和电容都是储能器件，因此两者的配合可能产生自激。所以C正确。关于选项D，磁珠由氧磁体组成，电感由磁芯和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去，因此说电感是储能元件，而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。所以D是正确的。

NO2DCDC开关电源电路中，MOS管的哪个参数和开关电源的效率相关。A、V_DS       B、R_DS（ON）C、I_D         D、V_GS（th）解析：MOS管的参数定义，以及影响开关电源的效率因素在做这道题之前，首先要清楚选项中MOS管的各个参数的意义。V_DS ：最大漏源电压，是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。R_DS（ON）：在特定的VGS（一般为10V）、结温及漏极电流的条件下，MOS导通时漏源间的最大阻抗。R_DS（ON）是MOS管非常重要的参数，决定了MOS导通时的消耗功率。I_D：最大漏源电流。是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。V_GS（th）：开启电压（阀值电压）。当外加栅极控制电压V_GS超过V_GS（th）时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。然后，要清楚在DCDC开关电源电路中，MOS管的作用。以常见的Buck电路分析：当开关管导通时，输入电源通过电感给输出供电，同时电感存储能量；当开关管关断时，电感通过续流二极管给输出供电；如此反复即可维持输出产生一个恒定的电压。在开关电源的仿真中，MOS管，电容，电感都是理想型。但是在实际中，这些都有损耗，所以开关电源的效率不会100%。在开关电源中，MOS管的R_DS（ON）存在，当电流流过时，必然会产生功耗，因此也影响开关电源的效率。所以本题答案选择B。
NO3PCB走线中说到的3W原则是（   ）A、宽度相同相邻两个信号之间的距离是该信号宽度的3倍B、宽度相同相邻两个信号的宽度和2个信号之间的间隔宽度加一起是该信号宽度的3倍C、宽度相同两个信号走线边沿之间的距离应该大于或者等于2倍的走线宽度D、其他都不对解析：layout的布线走线规则要求。电路设计中，存在敏感器件和敏感走线，比如时钟或周期信号。如果有强干扰信号离敏感信号线距离不够，就会产生串扰。串扰的产生对其他重要走线，如数据线、地址线、控制线或IO产生影响。3W原则就是线与线中心间距不少于3倍线宽（如下图），如果线中心距不少于3倍线宽时，则可保持70%的线间电场不互相干扰，称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W规则。根据下图所示，本题答案选择C。3W原则是一种防止串扰的一种方法，但此方法仅作为一种参考，并作为理解如何防止串扰的一种启发。在实际PCB设计中，3W原则并不能完全满足避免串扰的要求，当然不是所有PCB上的走线都必须遵循3W布线原则。在PCB布线前，根据走线布局的实际情况，再决定哪些条走线必须使用3W原则。
NO412MHz的晶体振荡器电路，在生产时，将原本的12p的电容，错误的用了15p的电容，后果将会是（   ）A、电路不工作   B、电路没什么影响，正常工作C、可以工作，但是频率偏快D、可以工作，但是频率偏慢解析：晶体振荡器电路中匹配电容的意义。题目中所说的电容是指外部负载电容，晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,而减小负载电容会使振荡频率升高。所以本题选D。
NO5电容规格中的NPO，Y5V是和什么特性相关：（    ）A、电容容量      B、温度特性C、电容种类      D、容值误差范围解析：电容的分类，特性参数。电容应用范围广泛，根据电介质的不同，可分为陶瓷电容、铝式电容、钽式电容、薄膜电容等，其中陶瓷电容市场占比最高，超过 50%。片式多层陶瓷电容器（MLCC）作为最主要的陶瓷电容，成为被动电子元件中使用最为广泛、用途最广、使用量最大的电子元件。按照温度特性、材质、生产工艺、填充介质的不同，MLCC可以分成如下几种：NPO、COG、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。它们的主要区别如下：- C0G、NPO电容器具有高温度补偿特性，这种介质极其稳定，温度系数极低，在温度从-55℃到+125℃时，容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。而且不会出现老化现象，损耗因数不受电压、频率、温度和时间的影响，介电系数可以达到400，介电强度相对高。非常适用于高频、超高频和对电容量、稳定性有严格要求定时、振荡电路的工作环境。这种介质电容器唯一的缺点是电容量不能做得很大(由于介电系数相对小)，通常1206表面贴装C0G介质电容器的电容量从0.5PF~0.01μF。- X7R电容器是温度稳定型陶瓷电容器，适合要求不高的工业应用。常用于容量为3300pF~0.33uF的电容，这类电容适用于滤波，耦合等场合。电介质常数比较大，当温度从0°C变化为70°C时，电容容量的变化为±15%；- Z5U电容器特点是小尺寸和低成本，尤其适合应用于去耦电路。Z5U电容工作温度范围 +10℃ -+85℃，温度特性 +22% -56%，介质损耗最大4%。- Y5V电容器温度特性最差，但容量大，可取代低容铝电解电容。在-30℃到85℃范围内，其容量变化可达+22%到-82%。所以，本题的答案是B。

题目预告

下周二，解析一道FPGA逻辑题，同样来自大疆笔试题（FPGA逻辑岗）。题目：Signal_a是clka（300M）时钟域的一个单时钟脉冲信号，如何将其同步到时钟域clkb（100M）中，并产生出Signal_b同步脉冲信号。请用Verilog代码描述，并画出对应的时序波形图说明图。
END

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