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本輪，我們開啟硬體崗位的解析，題目來自海康威視的硬體相關崗位的筆試題。今天解析三道問答題：

1）請根據圖中輸入Va，Vb的波形畫出輸出Vo的波形，並指出這是實現了數位電路的哪種閘電路？

解析：

記D1、D2導通壓降為VD

0~t1區間，D1或D2導通，Vo=3+VD；

t1~t3區間，D1導通，D2反向截止，Vo=VD；

t3~t2區間，D1導通，Vo=VD；

t2~t4區間，D1反向截止，D2導通，Vo=VD；

t4之後，D2導通，D1截止。Vo=3+VD。

其真值表和Vo波形圖如下，此電路實現了一個與閘電路。

本題考察了數位電路的基本邏輯單元電路：閘電路。

上述與閘電路雖然很簡單，但是存在著嚴重的缺點。首先，輸出的高、低電平數值與輸入的高、低電平數值不等，相差一個二極體的導通壓降。如果把這個門的輸出作為下一級門的輸入訊號，將發生訊號高、低電平的偏移。其次，當輸出端對地接上負載電阻時，負載電阻的改變有時會影響輸出的高電平。因此，這種二極體與閘電路僅用作積體電路內部的邏輯單元，而不用它直接去驅動負載電路。

二極體還可以實現或閘電路，如下圖所示：

在筆試題目中還常考察CMOS閘電路，與TTL閘電路。

下圖為幾種常見的CMOS閘電路基本結構形式：

利用與非門、或非門和反相器又可以組成與門、或門、與或非門、異或門等。

下圖為幾種常見的TTL閘電路基本結構形式：

CMOS電路與TTL電路有以下區別：

a。工作原理不同：CMOS電路由單極型場效電晶體構成，是電壓控制器件；TTL電路由為雙極型電晶體構成，是電流控制器件。

b。速度不同：通常認為TTL電路速度更快，TTL電路傳輸延時大約為5~10ns；CMOS電路傳輸延遲大約為25~50ns。對於高速CMOS電路和TTL電路來說，則速度相差不大。

c。功耗不同：TTL電路功耗大；CMOS電路功耗低。

d。邏輯電平不同：COMS的邏輯電平範圍比較大（3～18V），TTL只能在5V下工作，一般不能直接互聯。

e。噪聲容限不同：TTL器件的噪聲容限小；CMOS器件的噪聲容限大，抗干擾能力更強。

常用電平標準引數：

2）請簡述如下電路工作原理

解析：

圖中Q1為NMOS增強型，Vgs>Vgsth時，MOS管開啟。

1.8V訊號向3.3V訊號傳輸時：

當A點為1。8V高電平時，Q1截止，B點被上拉至高電平；

當A點為0V低電平時，Q1導通，B點為低電平。

3.3V訊號向1.8V訊號傳輸時：

當B點為3。3V高電平時，Q1截止，此時A點被上拉至高電平；

當B點為0V低電平時，A端受Q1內部寄生二極體的作用，電壓下降，當下降至Q1管Vgs>Vgsth時，Q1導通，此時A點為低電平。

故此電路為1.8V/3.3V雙向邏輯電平轉換電路

關於邏輯電平轉換電路，當僅需要單相電平轉換時，可採用如下電路：

3。3V1。8V時，可透過R1、R2分壓進行轉換。

1。8V3。3V時，A端為高時，T2導通，T1截止，B端被上拉至高電平；A端為低時，T2截止，T1導通，B端為低電平。

3）請指出電阻、電感、電容在直流電路中的特性。

解析：

在直流穩態電路中，

電阻：耗能元件，電流透過時產生熱量；

電感：等效為短路，阻抗無窮小；

電容：等效為開路，阻抗無窮大。

在交流電路中，電感、電容均為儲能元件。

電容：

在u、i關聯參考方向下有：

可以看出：只有當電容元件兩端的電壓發生變化時，才有電流透過。且電壓變化率越大，電流越大。當電壓不變（直流電壓）時，電流為零。所以電容元件有隔直通交的作用，同時電容元件兩端的電壓不能躍變。

吸收的功率為：

則在t時刻，電容元件儲存的電場能量為：

可以看出，電容元件在某時刻儲存的電場能量只與該時刻電容元件的端電壓有關。當電壓增加時，電容元件從電源吸收能量，儲存在電場中的能量增加，這個過程稱為電容的充電過程。當電壓減小時，電容元件向外釋放電場能量，這個過程稱為電容的放電過程。電容在充放電過程中並不消耗能量。

電感：

在u、i關聯參考方向下有：

可以看出：只有當電感元件中的電流發生變化時，電感兩端才有電壓。且電流變化率越大，電壓越大。當電流不變（直流電壓）時，電壓為零。所以電感元件在直流情況下相當於短路，同時電感元件中的電流不能躍變。

吸收的功率為：

則在t時刻，電感元件儲存的電場能量為：

可以看出，電感元件在某時刻儲存的磁場能量只與該時刻電感元件的電流有關。當電流增加時，電感元件從電源吸收能量，儲存在磁場中的能量增加；當電流減小時，電感元件向外釋放磁場能量。電感元件並不消耗能量。

END

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