第十五届蓝桥杯省赛电子类EDA学习记录（客观题）

01.常用作负载电源通断控制的元器件有（ABCD）。

A. 三极管

B．MOS管

C．继电器

D．晶闸管

解析：

[1] 三极管：三极管具有电流控制作用，在电路中可以作为开关使用，通过控制基极电流来控制集电极和发射极之间的通断，从而实现对负载电源的通断控制。例如在一些简单的电子电路中，利用三极管的开关特性来控制小功率负载的电源通断，如控制一个小LED灯的亮灭等。

[2] MOS管：MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）分为N沟道和P沟道两种类型，它具有输入电阻高、开关速度快、导通电阻小等优点。在电路中，通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间的导通与截止，常用于各种需要高效控制电源通断的电路中，可用于控制较大功率的负载，如在电脑主板的电源管理电路中，常采用MOS管来控制不同电压轨的电源通断。

[3] 继电器：继电器是一种电控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中。当继电器的线圈通电时，产生磁场，吸引衔铁动作，使常开触点闭合，常闭触点断开，从而实现对负载电源的通断控制。它可以用于控制较大电流和电压的负载，广泛应用于电力、工业自动化等领域，如在电机控制电路中，利用继电器来控制电机的启动、停止和正反转等。

[4] 晶闸管：晶闸管是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，它具有单向导电性和可控导电性。在一定的条件下，通过控制晶闸管的门极信号，可以使其从阻断状态变为导通状态，从而控制负载电源的通断。常用于高电压、大电流的电路中，如在交流调压电路、直流调速电路等中作为电源通断控制和功率调节的器件。

综上所述，答案为 ABCD。

02.在设计高密度PCB时，以下哪些做法有利于散热管理（BCD）。

A. 电路板布局紧密，提高热源集中度

B. 使用大面积铜箔填充做散热层

C. 采用高热导率的PCB材料

D. 功率器件装配散热片

解析：

[1] 电路板布局紧密，提高热源集中度：这种做法不利于散热管理。将热源集中在一起会导致热量难以散发，使得局部温度过高，增加了热积累，可能会影响电子元件的性能和寿命，甚至可能导致元件损坏。在高密度PCB设计中，应尽量将热源分散布局，以利于热量的散发。

[2] 使用大面积铜箔填充做散热层：该做法有利于散热管理。铜具有良好的导热性能，大面积的铜箔可以作为散热层，能够有效地吸收和传导热量，将热量从发热元件快速传导到电路板的其他部位，再通过空气或其他散热途径散发出去。例如在一些高性能的显卡PCB设计中，经常会使用大面积的铜箔来帮助散热。

[3] 采用高热导率的PCB材料：有利于散热管理。高热导率的PCB材料能够更快地将热量从发热源传导到电路板的表面或其他部位，提高散热效率。例如陶瓷基PCB材料的热导率比普通的FR-4材料高很多，在一些对散热要求较高的高频、高压电路中，会优先选用陶瓷基等高热导率的PCB材料。

[4] 功率器件装配散热片：这是一种常见且有效的散热措施。功率器件通常会产生较大的热量，装配散热片可以增加散热面积，加快热量的散发。散热片一般采用导热性能好的金属材料，如铝、铜等，通过与功率器件紧密接触，将器件产生的热量快速传导到散热片表面，再通过空气对流等方式将热量散发到周围环境中。在电源模块、CPU等功率较大的元件上，都会装配相应的散热片来保证其正常工作温度。

综上所述，答案为 BCD。

03.三极管常见的典型封装名称包括（AD）。

A. TO-92

B. LGA-3

C. SOP-3

D. SOT23-3

解析：

[1] TO-92：这是三极管非常常见的一种封装形式，属于直插式封装。TO-92封装的三极管通常体积相对较大，有三个引脚，在一些对空间要求不是特别严格、功率要求不是极高的普通电子电路中广泛应用，比如一些简单的音频放大电路、小型电源电路等。

[2] LGA-3：LGA（Land Grid Array）一般是指一种集成电路封装技术，通常用于多引脚的大规模集成电路等，较少用于三极管封装，一般不会是三极管常见的典型封装名称。

[3] SOP-3：SOP（Small Outline Package）封装一般用于多引脚的集成电路，如一些小型的逻辑芯片、运算放大器等。一般不是三极管常见的典型封装形式，三极管较少采用这种多引脚的小外形封装结构。

[4] SOT23-3：这是三极管常用的表面贴装封装形式，具有三个引脚，体积小，适合在高密度的PCB上进行表面贴装，广泛应用于各种便携式电子设备、手机、平板电脑等的电路中，以节省电路板空间。

综上所述，答案为 AD。

04．典型的BUCK电源电路包含哪些关键器件（ABCD）

A. 电容

B. 二极管

C. 电感

D. MOSFET

解析：

典型的 BUCK 电源电路是一种降压型的直流-直流转换电路，它包含以下关键器件：

[1] 电容：电容在电路中起到滤波的作用。输入电容用于平滑输入电压的波动，减少电源噪声对电路的影响；输出电容则用于稳定输出电压，使输出电压更加平滑，减少纹波。所以选项 A 正确。

[2] 二极管：在BUCK电路中，二极管一般为续流二极管。当MOSFET关断时，电感中的电流不能突变，续流二极管为电感电流提供续流路径，防止电感产生的反电动势损坏其他器件。选项B正确。

[3] 电感：电感是 BUCK 电路实现降压功能的核心元件之一。在 MOSFET 导通期间，电感储存能量；MOSFET 关断时，电感释放能量维持负载电流。选项 C 正确。

[4] MOSFET：MOSFET 作为开关器件，通过控制其导通和关断的时间比例（即占空比）来调节输出电压的大小。选项 D 正确。

综上所述，答案为 ABCD。

电路图：

拓展：

Boost 电路即升压型直流 - 直流转换电路，其关键器件如下：

[1] 电感：在 Boost 电路中，电感是核心储能元件。当电路中的开关（如 MOSFET）导通时，电源对电感充电，电感电流逐渐增大，将电能以磁能的形式储存起来。开关关断后，电感中储存的磁能转化为电能，与电源电压叠加，使输出电压高于输入电压。

[2] 二极管：二极管在 Boost 电路中充当整流元件。当开关导通时，二极管截止，电感储能；开关关断时，电感产生的反向电动势使二极管导通，电感储存的能量通过二极管向负载和输出电容释放，实现电能的转移和输出电压的提升。

[3] 电容：输入电容用于平滑输入电流，减小电源侧的电流纹波，降低对电源的干扰。输出电容则主要用于稳定输出电压，滤除输出电压中的高频纹波，使输出电压更加平滑稳定，为负载提供稳定的供电。

[4] 开关管（如 MOSFET）：开关管在控制信号的作用下周期性地导通和关断。导通时，电感储能；关断时，电感释放能量实现升压。通过调节开关管的导通时间与关断时间的比例（占空比），可以精确控制输出电压的大小。

电路图：

05.一个10位逐次逼近型ADC的分辨率是多少（B）

A. 1%

B. 0.1%

C. 0.01%

D. 0.001%

解析：

ADC（模拟数字转换器）的分辨率是指它能够分辨的最小模拟信号变化量，通常用百分数来表示。对于一个n位的逐次逼近型 ADC，其分辨率的计算公式为：

分辨率=1/(2^n-1)×100%

在本题中，n=10,将其代入公式可得：

分辨率=1/(2^10-1)×100%=1/(1024-1)×100%≈1/1023×100%≈0.097%≈0.1%

综上，答案是 B。

06.PCB设计过程中，覆铜能解决哪些问题（ABC）。

A，提供低阻抗的返回路径，减小EMI。

B．均匀分布热量，改善散热。

C．作为全局参考面，提供信号完整性。

D．提升焊接品质，降低制造成本。

解析：

在PCB设计过程中，覆铜的作用具体如下：

[1] 提供低阻抗的返回路径，减小EMI：在电路中，电流需要一个返回路径回到电源。覆铜可以提供一个大面积的低阻抗路径，使得信号的回流能够更顺畅地进行，减少回流路径的不确定性和阻抗变化，从而降低电磁干扰（EMI）。如果回流路径不佳，可能会导致信号在传输过程中产生反射、串扰等问题，增加EMI辐射。通过合理的覆铜设计，可以有效地改善回流路径，提高电路的电磁兼容性。

[2] 均匀分布热量，改善散热：如前面提到的，铜的导热性能良好，覆铜可以将电路板上不同位置的热量收集并均匀分布，增加散热面积，提高散热效率，有助于将热量从发热元件传导到电路板的其他部位，再通过空气等方式散发出去，从而改善整个电路板的散热性能，防止局部过热导致元件性能下降或损坏。

[3] 作为全局参考面，提供信号完整性：覆铜可以作为一个稳定的全局参考面，为信号传输提供一个统一的电位基准。在高速信号传输中，信号的完整性非常重要，一个良好的参考平面可以减少信号的失真、噪声和串扰等问题，使信号能够更准确、稳定地传输。例如在多层PCB中，通常会有专门的电源层和地层（覆铜层），为信号层提供稳定的参考，保证信号的质量。

[4] 提升焊接品质，降低制造成本：覆铜本身对于提升焊接品质没有直接的必然联系，有时如果覆铜处理不当，比如没有合理设置散热焊盘等，反而可能会因为散热过快等原因影响焊接质量。而且覆铜会增加PCB的制造成本，因为需要更多的铜材料以及相应的处理工艺等，所以该项不正确。

综上所述，答案为 ABC。

07.在电源电路设计中，采用LDO的方案有哪些优势（ABD）。

A.LDO可以提供较低的输出电压纹波

B.LDO压差较小时仍然正常工作

C.LDO相较于开关电源具有更高的效率

D.LDO能为负载提供较好的瞬态响应性能

解析：

在电源电路设计中，采用LDO（低压差线性稳压器）方案具有以下优势：

[1] LDO可以提供较低的输出电压纹波：LDO通过调整内部的功率晶体管来维持稳定的输出电压，其工作原理类似于一个线性放大器，能够对输入电压进行精细的调整和稳压。与开关电源相比，它没有开关动作带来的高频噪声和纹波，所以可以提供较低的输出电压纹波，输出电压相对更加平滑稳定，适合对电源纯净度要求较高的电路，如音频放大器、射频电路等，能有效减少信号中的噪声和干扰，提高信号质量。

[2] LDO压差较小时仍然正常工作：LDO的一个重要特点就是能够在较小的压差下正常工作。所谓压差，是指输入电压与输出电压之间的差值。LDO通常具有较低的压差要求，一般可以在几百毫伏甚至更低的压差下稳定地输出所需的电压，这使得它在一些输入电压变化范围较小或者对电源效率要求不是极高，但对电源稳定性和低噪声要求较高的场合非常适用，例如由电池供电的设备，在电池电量逐渐下降的过程中，LDO仍能在较小的压差下为电路提供稳定的电源。

[3] LDO相较于开关电源具有更高的效率：一般情况下，LDO的效率相对开关电源较低，尤其是在输入输出电压差值较大时，LDO的功率晶体管会消耗较多的能量，以热量的形式散发出去，导致效率降低。而开关电源通过高频开关动作来转换能量，在较宽的输入输出电压范围内都能保持较高的效率，所以该项错误。

[4] LDO能为负载提供较好的瞬态响应性能：LDO对负载电流的变化能够快速做出响应，当负载电流突然增加或减少时，LDO可以迅速调整输出电压，使其保持稳定，具有较好的瞬态响应性能。这意味着在负载变化频繁的电路中，LDO能够及时跟上负载的变化，为负载提供稳定的电源，避免因负载变化而导致的电压波动和不稳定现象，例如在微处理器等负载电流变化较快的电路中，LDO能够快速响应负载的动态变化，保证微处理器的稳定工作。

综上所述，答案为 ABD。

拓展：

在电源电路设计中，采用DC-DC方案具有以下优势：

[1] 转换效率高：DC-DC转换器通过开关元件的导通和关断来控制能量的传递，在转换过程中损耗较小，通常效率在70%以上，高的可达到95%以上，能够有效减少能源浪费，提高系统的整体能效，尤其适用于对节能要求较高的设备，如便携式电子设备等。

[2] 输入电压范围宽：可以在较宽的输入电压范围内工作，例如一些DC-DC模块能在直流8-32V的输入电压下正常工作，这使得它能适应不同的电源环境，如不同电压等级的电池或电源适配器，提高了电源系统的灵活性和适用性。

[3] 输出电压灵活：能够实现多种输出电压的转换，既可以将高电压转换为低电压，也可以将低电压转换为高电压，还能实现升降压的功能，满足不同负载对电压的要求，如将锂电池的电压升压到适合显示屏或其他高电压器件使用的电压，或把电源的高电压降压给低电压的芯片供电等。

[4] 输出功率大：可以提供较大的输出功率，满足不同设备的功率需求，从几瓦到几百瓦甚至更高功率的应用都有相应的DC-DC解决方案，可用于为功率较大的负载如工业设备、电动工具等提供电源。

[5] 体积小、重量轻：由于其工作原理和电路结构的特点，DC-DC转换器通常可以设计得比较小巧轻便，尤其是一些集成化的DC-DC模块，占用空间小，便于安装在空间有限的设备内部，如手机、平板电脑、小型仪器仪表等对体积和重量有严格要求的产品中。

[6] 稳定性和可靠性高：DC-DC电源模块通常采用全自动化生产和高技术的生产工艺，具有高质量的稳定性和可靠性，能够确保电源系统的长期稳定运行，并且一般都具备过流、短路、过热、过压等多种保护功能，当出现异常情况时可以及时保护负载和电源本身，提高了系统的安全性。

[7] 电磁干扰低：与传统的AC电源系统相比，DC-DC转换器在运行过程中产生的电磁辐射和噪音相对较低，对周围环境和其他电子设备的干扰较小，有利于提高整个系统的电磁兼容性，使其更适合应用于对电磁环境要求较高的场合，如医疗设备、通信设备等。

[8] 设计简单、开发周期短：市场上有各种类型和规格的DC-DC电源模块可供选择，只需要一个功率模块与少量的分立元件相配合，就可以实现所需的电源转换功能，降低了设计难度和成本，并且可以极大地缩短原型机的开发时间，若产品设计变更，只需更换适当的DC-DC电源模块即可，提高了设计的灵活性。

08.使用示波器测量信号时，为了尽量减小探头接入对待测信号的影响，应（B）。

A. 使用低阻抗探头

B. 使用高阻抗探头

C. 断开示波器探头上的地线

D. 将探头上的补偿电容调至最大值

解析：

使用示波器测量信号时，探头接入会对被测信号产生一定的负载效应，为尽量减小这种影响，应使用高阻抗探头，原因如下：

[1] 使用低阻抗探头：低阻抗探头会从被测电路中吸取较大的电流，这会改变被测信号的原有状态，使测量结果产生较大误差，增大对被测信号的影响。

[2] 使用高阻抗探头：高阻抗探头的输入阻抗很高，从被测电路中吸取的电流极小，对被测信号的影响就很小，能够更准确地测量信号的真实值，所以该选项正确。

[3] 断开示波器探头上的地线：示波器探头上的地线是为了提供一个参考电位，保证测量的准确性和安全性。断开地线可能会引入更多的干扰和噪声，导致测量结果不准确，甚至可能会使示波器和被测设备处于不安全的工作状态，不能减小探头接入对信号的影响。

[4] 将探头上的补偿电容调至最大值：探头上的补偿电容是用于补偿探头与示波器输入电路之间的电容效应，以确保测量的准确性，但将其调至最大值并不一定能减小探头接入对信号的影响，反而可能会因为过度补偿而导致测量结果出现偏差。

综上所述，答案为 B。

09.下列关于运算放大器的应用描述中，正确的是（ABC）。

A. 可用作电压比较器

B. 可用于信号的放大处理

C. 可以构建积分器、微分器

D. 开环应用，增益固定为1

解析：

[1] 可用作电压比较器：运算放大器可以通过比较两个输入电压的大小来输出高电平或低电平，从而实现电压比较器的功能。当同相输入端电压高于反相输入端电压时，输出为高电平；反之，输出为低电平，常用于各种需要比较信号大小的电路中，如模数转换、过压保护等电路。

[2] 可用于信号的放大处理：这是运算放大器最基本的应用之一。通过在运算放大器的输入端和输出端之间连接合适的电阻网络，可以实现对输入信号的放大。根据不同的电阻配置，可以实现反相放大、同相放大等不同的放大方式，广泛应用于各种需要对微弱信号进行放大的电路，如音频放大器、传感器信号放大电路等。

[3] 可以构建积分器、微分器：利用运算放大器和电容、电阻等元件可以构建积分器和微分器电路。在积分电路中，输出电压与输入电压的积分成正比，常用于将脉冲信号转换为直流信号、消除噪声等；在微分电路中，输出电压与输入电压的微分成正比，可用于检测信号的变化率等，在信号处理、自动控制等领域有重要应用。

[4] 开环应用，增益固定为1：运算放大器开环应用时，其增益非常高，通常可达几十万甚至更高，而不是固定为1。只有在闭环应用时，通过引入反馈网络，才可以将增益控制在特定的值，所以该项错误。

综上所述，答案为 ABC。

10.一条600MHz的信号布线，应注意哪些方面（ABCD）。

A. 减少锐角走线

B. 减少信号路径上的接口和连接器散命。

C. 远离敏感信号

D. 减少线路上的过孔

解析：

对于一条600MHz的信号布线，以下是需要注意各选项的原因：

[1] 减少锐角走线

当信号频率较高时，如600MHz，信号在传输过程中会表现出更多的高频特性。锐角走线会导致信号在传输到锐角处时，电流分布发生畸变，产生额外的反射和散射，从而引起信号的失真和衰减，增加信号完整性问题的风险。

从电磁兼容性角度来看，锐角走线容易产生电磁辐射，对周围的其他信号和电路产生干扰，同时也更容易受到外界电磁干扰的影响。

[2] 减少信号路径上的接口和连接器

接口和连接器处的阻抗通常与传输线的特性阻抗不完全匹配，在高频信号传输时，这种阻抗不匹配会导致信号反射，使信号的质量下降，出现振铃、过冲等现象。

每个接口和连接器都可能引入额外的寄生电容、电感等，这些寄生参数会影响信号的传输特性，增加信号的延迟和畸变，对于600MHz的高频信号，这种影响会更加明显。

[3] 远离敏感信号

600MHz的信号属于高频信号，其在传输过程中会产生较强的电磁场，如果与敏感信号距离过近，可能会通过电磁耦合的方式将能量传递给敏感信号，从而对敏感信号造成干扰，导致敏感信号的误码率增加、信噪比下降等问题。

同时，敏感信号也可能对600MHz信号产生反向干扰，影响其信号完整性，因此保持一定的距离可以有效减少相互之间的干扰，提高整个系统的稳定性和可靠性。

[4] 减少线路上的过孔

过孔会在信号传输路径上引入额外的寄生电感和电容，对于600MHz的高频信号，这些寄生参数会对信号的传输产生较大影响，导致信号的衰减、延迟和畸变。

过孔还可能破坏传输线的完整性，导致信号在过孔处发生反射和散射，影响信号的质量，减少过孔数量可以降低这些不利影响，提高信号的传输性能。

综上所述，答案为 ABCD。