2025年電子工程師技能測(cè)試題目及答案（一）基礎(chǔ)知識(shí)1.半導(dǎo)體物理與器件分析題目：簡(jiǎn)述PN結(jié)正向偏置時(shí)的載流子運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并計(jì)算當(dāng)溫度從300K升至350K時(shí)，硅材料本征載流子濃度的變化倍數(shù)（已知硅的禁帶寬度Eg=1.12eV，玻爾茲曼常數(shù)k=8.62×10??eV/K，本征載流子濃度ni?=1.5×101?cm?3）。答案：PN結(jié)正向偏置時(shí)，外電場(chǎng)方向與內(nèi)建電場(chǎng)相反，削弱了空間電荷區(qū)。P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散，形成正向電流。擴(kuò)散過(guò)程中，載流子在對(duì)方區(qū)域成為少數(shù)載流子，部分與多數(shù)載流子復(fù)合，剩余部分繼續(xù)擴(kuò)散形成電流。本征載流子濃度公式為：ni=ni?×exp[-Eg/(2kT)]。300K時(shí)，ni?=1.5×101?cm?3；350K時(shí)，計(jì)算指數(shù)項(xiàng)：Eg/(2kT?)=1.12/(2×8.62×10??×300)=1.12/(0.05172)≈21.65；Eg/(2kT?)=1.12/(2×8.62×10??×350)=1.12/(0.06034)≈18.56。因此，ni?/ni?=exp(21.65-18.56)=exp(3.09)≈21.9。即溫度升至350K時(shí)，本征載流子濃度約為300K時(shí)的21.9倍。2.電路分析基礎(chǔ)題目：如圖1所示電路（注：此處為文字描述：電壓源V1=12V，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，R4=4Ω，R5=12Ω，V1與R1串聯(lián)后并聯(lián)R2，再與R3串聯(lián)，整體并聯(lián)R4，最后串聯(lián)R5接地），求R5兩端的電壓UR5及電路總功率。答案：首先簡(jiǎn)化電路。R2與R1并聯(lián)部分的等效電阻R并1=R1∥R2=(2×3)/(2+3)=1.2Ω。該部分與R3串聯(lián)后的總電阻R串1=1.2+6=7.2Ω。R串1與R4并聯(lián)的等效電阻R并2=7.2∥4=(7.2×4)/(7.2+4)=28.8/11.2≈2.571Ω。總電路電阻R總=R并2+R5=2.571+12≈14.571Ω?？傠娏鱅總=V1/R總=12/14.571≈0.824A。UR5=I總×R5=0.824×12≈9.89V?？偣β蔖=V1×I總=12×0.824≈9.89W。（二）模擬電子技術(shù)1.運(yùn)算放大器應(yīng)用題目：設(shè)計(jì)一個(gè)由LM358構(gòu)成的差分放大器，要求差模增益Ad=40dB（即電壓增益100倍），共模抑制比CMRR≥80dB（即共模增益Ac≤0.01）。已知輸入信號(hào)v1=0.5sin(2π×1000t)V，v2=0.5sin(2π×1000t+π)V+0.2V（含0.2V共模干擾），求輸出電壓vo的表達(dá)式，并分析若實(shí)際測(cè)量中CMRR僅為60dB，輸出誤差是多少。答案：差分放大器典型電路采用雙端輸入、雙端輸出結(jié)構(gòu)，增益Ad=Rf/R1（假設(shè)R2=R1，Rf=R3）。40dB對(duì)應(yīng)Ad=100，故取R1=1kΩ，Rf=100kΩ（R2=R1=1kΩ，R3=Rf=100kΩ）。輸入差模信號(hào)vd=v1-v2=0.5sin(ωt)-[0.5sin(ωt+π)+0.2]=0.5sinωt+0.5sinωt-0.2=sinωt-0.2V（注：sin(ωt+π)=-sinωt）。共模信號(hào)vc=(v1+v2)/2=[0.5sinωt+0.5sin(ωt+π)+0.2]/2=[0.5sinωt-0.5sinωt+0.2]/2=0.1V。理想情況下，vo=Ad×vd+Ac×vc=100×(sinωt-0.2)+0.01×0.1=100sinωt-20+0.001≈100sinωt-20V（Ac×vc可忽略）。若CMRR=60dB（即Ac=Ad/10^(CMRR/20)=100/10^3=0.1），則實(shí)際輸出vo’=100×(sinωt-0.2)+0.1×0.1=100sinωt-20+0.01=100sinωt-19.99V。誤差為vo’-vo=0.01V，主要由共模干擾放大引起。2.頻率響應(yīng)分析題目：某單級(jí)共射放大電路的幅頻特性表達(dá)式為：|A(jf)|=1000/√[1+(f/100)2]×1/√[1+(f/10?)2]，求中頻增益、下限截止頻率fL、上限截止頻率fH及3dB帶寬BW。答案：中頻增益為通帶內(nèi)的增益，當(dāng)f遠(yuǎn)大于fL且遠(yuǎn)小于fH時(shí)，分母兩項(xiàng)近似為1，故中頻增益|Am|=1000（即60dB）。下限截止頻率fL由第一項(xiàng)分母的截止條件決定，當(dāng)f=fL時(shí)，第一項(xiàng)分母為√2，故fL=100Hz。上限截止頻率fH由第二項(xiàng)分母決定，當(dāng)f=fH時(shí)，第二項(xiàng)分母為√2，故fH=10?Hz（1MHz）。3dB帶寬BW=fH-fL≈1MHz（因fH遠(yuǎn)大于fL）。（三）數(shù)字電子技術(shù)1.時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)題目：用74LS160（同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同步預(yù)置、異步清零，CLK上升沿觸發(fā)，LD’=0時(shí)預(yù)置數(shù)，CR’=0時(shí)清零）設(shè)計(jì)一個(gè)模12計(jì)數(shù)器，要求采用異步清零法，畫出邏輯圖并列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。答案：74LS160為模10計(jì)數(shù)器（0-9），需擴(kuò)展為模12。異步清零法需在計(jì)數(shù)到終止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)組合邏輯產(chǎn)生清零信號(hào)。模12的有效狀態(tài)為0-11（共12個(gè)狀態(tài)），當(dāng)計(jì)數(shù)到12（二進(jìn)制1100）時(shí)，CR’=0，立即清零。邏輯圖連接：CLK接時(shí)鐘輸入，CR’通過(guò)與非門連接Q3、Q2（因12的二進(jìn)制是1100，Q3=1，Q2=1，Q1=0，Q0=0），即CR’=?(Q3·Q2)。LD’接高電平（不使用預(yù)置功能），D3-D0接任意值（因異步清零優(yōu)先）。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：當(dāng)前狀態(tài)Q3Q2Q1Q0|下一個(gè)狀態(tài)0000→00010001→0010...0011→01000100→01010101→01100110→01110111→10001000→10011001→1010（注：74LS160在1001后自動(dòng)回到0000，但此處需修改為繼續(xù)計(jì)數(shù)到1100）1010→10111011→1100（此時(shí)CR’=?(1·1)=0，下一周期清零）1100→0000（清零）2.Verilog硬件描述語(yǔ)言題目：編寫一個(gè)4位無(wú)符號(hào)數(shù)比較器的Verilog模塊，輸入為a[3:0]和b[3:0]，輸出為lt（a<b時(shí)置1）、eq（a=b時(shí)置1）、gt（a>b時(shí)置1），要求使用行為級(jí)描述，并添加必要的注釋。答案：modulecomparator_4bit(input[3:0]a,//4位輸入ainput[3:0]b,//4位輸入boutputreglt,//a<b標(biāo)志outputregeq,//a=b標(biāo)志outputreggt//a>b標(biāo)志);always@()beginif(a<b)begin//比較a和b的大小lt=1'b1;//a小于b時(shí)，lt置1eq=1'b0;gt=1'b0;endelseif(a==b)beginlt=1'b0;eq=1'b1;//a等于b時(shí)，eq置1gt=1'b0;endelsebeginlt=1'b0;eq=1'b0;gt=1'b1;//a大于b時(shí)，gt置1endendendmodule（四）嵌入式系統(tǒng)與接口技術(shù)1.STM32GPIO配置與應(yīng)用題目：基于STM32F407單片機(jī)，使用HAL庫(kù)編寫代碼，將PA5配置為推挽輸出模式，輸出速度50MHz，初始電平為高；同時(shí)配置PB10為上拉輸入模式，檢測(cè)外部按鍵信號(hào)（低電平有效），當(dāng)檢測(cè)到按鍵按下時(shí)，PA5輸出翻轉(zhuǎn)。要求代碼包含必要的初始化和主循環(huán)邏輯。答案：include"stm32f4xx_hal.h"voidSystemClock_Config(void);staticvoidMX_GPIO_Init(void);intmain(void){HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while(1){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_10)==GPIO_PIN_RESET){//檢測(cè)PB10是否為低電平（按鍵按下）HAL_Delay(20);//消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_10)==GPIO_PIN_RESET){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);//翻轉(zhuǎn)PA5電平while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_10)==GPIO_PIN_RESET);//等待按鍵釋放}}}}staticvoidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};//PA5初始化（推挽輸出，50MHz，初始高）__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_5;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽輸出GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;//無(wú)上下拉GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//50MHz速度HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);//初始高電平//PB10初始化（上拉輸入）__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;//輸入模式GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;//輸入速度不影響，選低速HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);}voidSystemClock_Config(void){//系統(tǒng)時(shí)鐘配置（此處省略具體參數(shù)，實(shí)際需根據(jù)外部晶振調(diào)整）}2.I2C總線通信題目：簡(jiǎn)述STM32HAL庫(kù)中HAL_I2C_Master_Transmit()函數(shù)的參數(shù)含義及使用場(chǎng)景，若需要通過(guò)I2C讀取傳感器（地址0x48）的2字節(jié)數(shù)據(jù)，寫出函數(shù)調(diào)用示例并說(shuō)明注意事項(xiàng)。答案：HAL_I2C_Master_Transmit()函數(shù)用于I2C主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，參數(shù)包括：-hi2c：I2C句柄（如&hi2c1）；-DevAddress：從設(shè)備地址（7位地址左移1位，寫操作時(shí)最低位為0）；-pData：發(fā)送數(shù)據(jù)的指針；-Size：發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；-Timeout：超時(shí)時(shí)間（ms）。使用場(chǎng)景：主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送命令或數(shù)據(jù)（如配置傳感器寄存器）。讀取2字節(jié)數(shù)據(jù)的步驟：首先發(fā)送寄存器地址（若需要），再發(fā)起讀操作。函數(shù)調(diào)用示例：uint8_treg_addr=0x00;//目標(biāo)寄存器地址（假設(shè)）uint8_tdata[2];//存儲(chǔ)讀取的數(shù)據(jù)//發(fā)送寄存器地址（寫操作）HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,0x48<<1,®_addr,1,100);//讀取2字節(jié)數(shù)據(jù)（讀操作，從設(shè)備地址最低位為1）HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1,(0x48<<1)|0x01,data,2,100);注意事項(xiàng)：-從設(shè)備地址需正確左移并區(qū)分讀寫位（寫0，讀1）；-若傳感器需要先寫入寄存器地址再讀取，需在發(fā)送和接收之間保持I2C總線不釋放（HAL庫(kù)默認(rèn)會(huì)釋放，可能需要使用重復(fù)起始條件，部分HAL函數(shù)支持）；-需處理通信超時(shí)，避免程序卡死；-確保I2C時(shí)鐘頻率與傳感器兼容（如標(biāo)準(zhǔn)模式100kHz，快速模式400kHz）。（五）信號(hào)與系統(tǒng)及數(shù)字信號(hào)處理1.離散時(shí)間信號(hào)分析題目：已知離散信號(hào)x[n]={1,2,3,2,1}（n=0到4），計(jì)算其5點(diǎn)離散傅里葉變換（DFT）X[k]，并指出幅頻特性的主要頻率成分。答案：DFT公式為X[k]=Σx[n]·W_N^(kn)，N=5，W_N=e^(-j2π/N)。計(jì)算各k值（0-4）：k=0：X[0]=1+2+3+2+1=9k=1：X[1]=1·W?+2·W1+3·W2+2·W3+1·W?=1+2e^(-j72°)+3e^(-j144°)+2e^(-j216°)+e^(-j288°)利用對(duì)稱性W^(4)=W^(-1)，W^(3)=W^(-2)，化簡(jiǎn)：=1+2(cos72°-jsin72°)+3(cos144°-jsin144°)+2(cos216°-jsin216°)+(cos288°-jsin288°)計(jì)算實(shí)部：1+2×0.3090+3×(-0.8090)+2×(-0.8090)+0.3090=1+0.618-2.427-1.618+0.309≈-1.118虛部：-2×0.9511-3×0.5878-2×(-0.5878)-(-0.9511)=-1.9022-1.7634+1.1756+0.9511≈-1.5389故X[1]≈-1.118-j1.5389，?！帧?1.1182+1.53892)≈1.905k=2：X[2]=1·W?+2·W2+3·W?+2·W?+1·W?=1+2e^(-j144°)+3e^(-j288°)+2e^(-j(72°×6mod360°))+e^(-j(72°×8mod360°))=1+2e^(-j144°)+3e^(-j288°)+2e^(-j72°)+e^(-j144°)（因W?=W^(6-5)=W^1，W?=W^(8-5×1)=W^3？需重新計(jì)算指數(shù)：kn=2×n，n=0-4，故kn=0,2,4,6,8；mod5后為0,2,4,1,3。因此X[2]=x[0]W?+x[1]W2+x[2]W?+x[3]W1+x[4]W3=1+2e^(-j144°)+3e^(-j288°)+2e^(-j72°)+1e^(-j216°)。實(shí)部計(jì)算類似k=1，結(jié)果與X[3]共軛，模相同。k=3：X[3]是X[2]的共軛，k=4是X[1]的共軛。幅頻特性中，k=0對(duì)應(yīng)直流分量（幅度9），k=1和k=4對(duì)應(yīng)頻率f=1/5·fs（fs為采樣頻率），k=2和k=3對(duì)應(yīng)頻率f=2/5·fs，其中k=0的幅度最大，說(shuō)明信號(hào)以直流成分為主，其次是低頻成分。2.數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃斯低通數(shù)字濾波器，要求通帶截止頻率fp=1kHz，阻帶截止頻率fs=2kHz，通帶最大衰減αp=3dB，阻帶最小衰減αs=40dB，采樣頻率fsamp=10kHz。計(jì)算濾波器階數(shù)N和3dB截止頻率fc，并給出離散系統(tǒng)函數(shù)H(z)的表達(dá)式（只需寫出階數(shù)和fc，無(wú)需具體系數(shù)）。答案：首先將模擬頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字頻率：Ωp=2πfp/fsamp=2π×1000/10000=0.2πrad，Ωs=2π×2000/10000=0.4πrad。巴特沃斯濾波器階數(shù)公式：N≥lg[(10^(0.1αs)-1)/(10^(0.1αp)-1)]/[2lg(Ωs/Ωp)]。代入數(shù)據(jù)：10^(0.1×40)-1=10000-1=9999，10^(0.1×3)-1≈2-1=1，故分子lg(9999/1)=lg9999≈3.99996；分母2lg(0.4π/0.2π)=2lg2≈0.60206。N≥3.99996/0.60206≈6.64，取N=7。3dB截止頻率fc對(duì)應(yīng)Ωc=Ωp/[(10^(0.1αp)-1)^(1/(2N))]^(1/1)=Ωp（因αp=3dB時(shí)，10^(0.1×3)-1=1，故Ωc=Ωp=0.2πrad，對(duì)應(yīng)模擬頻率fc=fp=1kHz（因3dB截止頻率在通帶邊緣）。離散系統(tǒng)函數(shù)H(z)為7階巴特沃斯低通濾波器的z變換表達(dá)式，形式為H(z)=K/[(z-z1)(z-z2)...(z-z7)]，其中zi為極點(diǎn)，分布在z平面單位圓內(nèi)，具體系數(shù)需通過(guò)雙線性變換或沖激響應(yīng)不變法計(jì)算（此處略）。（六）綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）實(shí)時(shí)采集溫濕度數(shù)據(jù)（精度：溫度±0.5℃，濕度±2%RH）；（2）通過(guò)LCD1602顯示當(dāng)前溫濕度值（格式：“TEMP:25.0℃HUM:50.0%”）；（3）當(dāng)溫度超過(guò)30℃或濕度超過(guò)70%RH時(shí)，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警（持續(xù)1秒）；（4）支持通過(guò)UART（波特率115200）將數(shù)據(jù)上傳至PC。請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)方案、軟件流程及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。答案：硬件設(shè)計(jì)：-主控芯片：STM32F103C8T6（資源足夠，成本低）；-傳感器：SHT30（I2C接口，溫度精度±0.3℃，濕度±2%RH，滿足要求）；-顯示模塊：LCD1602（并行接口，需連接STM32的GPIO模擬I2C或直接使用8位數(shù)據(jù)總線）；-報(bào)警模塊：有源蜂鳴器（接PA6，低電平觸發(fā)）；-UART接口：通過(guò)CH340G轉(zhuǎn)換芯片連接PC，TXD接PA9，RXD接PA10；-電源模塊：5V轉(zhuǎn)3.3V（AMS1117-3.3）