2025年電子信息筆試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某RC串聯(lián)電路中，電源電壓為10V（直流），R=1kΩ，C=1μF，開關閉合后電容充電至穩(wěn)態(tài)的時間約為（）。A.0.001sB.0.005sC.0.01sD.0.05s2.N型半導體中多數載流子是（）。A.空穴B.自由電子C.正離子D.負離子3.邏輯函數F=AB+AC+BC的最簡與或表達式為（）。A.AB+ACB.AB+BCC.AC+BCD.AB+AC+BC（無法化簡）4.若正弦信號x(t)=5cos(200πt+30°)，其頻率為（）。A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz5.差分放大電路抑制零點漂移的主要原因是（）。A.采用雙電源供電B.電路參數對稱C.引入負反饋D.發(fā)射極接大電阻6.ADC的分辨率為12位，參考電壓為5V，則其最小量化單位為（）。A.1.22mVB.2.44mVC.4.88mVD.9.76mV7.數字信號處理（DSP）中，FFT算法的核心思想是（）。A.時域抽樣B.頻域抽樣C.分治策略D.卷積運算8.以下調制方式中，抗噪聲性能最好的是（）。A.AMB.FMC.DSBSCD.SSB9.嵌入式系統(tǒng)中，GPIO引腳設置為推挽輸出時，其特點是（）。A.高電平輸出電流大，低電平吸收電流大B.高電平輸出電流小，低電平吸收電流小C.僅能輸出高電平D.僅能輸出低電平10.某通信系統(tǒng)的帶寬為10MHz，信噪比為30dB，根據香農公式，其最大傳輸速率約為（）。A.10MbpsB.30MbpsC.100MbpsD.300Mbps二、填空題（每題2分，共20分）1.基爾霍夫電流定律（KCL）的本質是________守恒。2.半導體二極管的正向導通壓降，硅管約為________V，鍺管約為________V。3.組合邏輯電路的特點是輸出僅取決于________，與電路原狀態(tài)無關。4.連續(xù)信號x(t)的傅里葉變換為X(jω)，則x(2t)的傅里葉變換為________。5.集成運放的兩個重要特性是________和________（理想情況下）。6.數字電路中，施密特觸發(fā)器的主要作用是________和________。7.信號調制的目的是________、________和提高抗干擾能力。8.嵌入式系統(tǒng)中，I2C總線的通信速率標準模式為________，快速模式為________。9.一階RC低通濾波器的截止頻率f_c=________（表達式）。10.555定時器構成多諧振蕩器時，其振蕩周期T≈________（R1、R2為充放電電阻，C為電容）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述差分放大電路中“共模抑制比（CMRR）”的定義及物理意義。2.比較數字信號與模擬信號的主要區(qū)別，并說明數字信號處理的優(yōu)勢。3.什么是鎖相環(huán)（PLL）？其基本組成部分有哪些？主要應用場景是什么？4.說明ADC（模數轉換器）的主要技術指標（至少列出4項），并解釋“轉換精度”與“分辨率”的區(qū)別。5.嵌入式系統(tǒng)中，為何需要“看門狗（Watchdog）”？其工作原理是什么？四、計算題（每題8分，共40分）1.如圖1所示RC電路，t=0時開關由a擲向b（原電路已穩(wěn)定），求：（1）t≥0時電容電壓u_C(t)的表達式；（2）t=2ms時u_C的值（保留3位小數）。（圖1：直流電源V1=10V，V2=5V，R=2kΩ，C=1μF，開關初始接a，t=0接b）2.某單管共射放大電路如圖2所示，已知β=100，r_be=1.5kΩ，V_BE=0.7V，求：（1）靜態(tài)工作點I_CQ、V_CEQ；（2）電壓放大倍數A_u=v_o/v_i；（3）輸入電阻R_i和輸出電阻R_o。（圖2：V_CC=12V，R_b=300kΩ，R_c=3kΩ，R_e=1kΩ，C1、C2、Ce為耦合電容）3.用卡諾圖化簡邏輯函數F(A,B,C,D)=∑m(0,2,3,5,7,8,10,11,13,15)，并寫出最簡與或表達式。4.已知信號x(t)=2+3cos(100πt)+5sin(300πt)，求：（1）x(t)的直流分量、基波頻率和各諧波頻率；（2）x(t)的平均功率；（3）畫出x(t)的幅度頻譜圖（標注頻率與幅度）。5.某STM32微控制器的GPIO引腳連接一個LED（正向壓降2V，工作電流20mA），若GPIO高電平為3.3V，低電平為0V，設計外圍驅動電路（需計算限流電阻值），并說明GPIO應設置的工作模式及原因。五、綜合題（20分）設計一個基于嵌入式系統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，要求實現以下功能：（1）實時采集溫度信號（范圍20℃~85℃，精度±0.5℃）；（2）通過LCD顯示當前溫度（分辨率0.1℃）；（3）溫度超過60℃時觸發(fā)蜂鳴器報警；（4）數據通過UART接口上傳至PC端。需完成以下設計：（1）選擇溫度傳感器類型（需說明型號及選擇依據）；（2）設計信號調理電路（若傳感器輸出為模擬信號，需包含ADC模塊；若為數字信號，需說明通信協(xié)議）；（3）微控制器選型（需說明型號及關鍵參數）；（4）軟件流程框圖（包含初始化、數據采集、顯示、報警判斷、UART通信模塊）；（5）列出系統(tǒng)調試的關鍵步驟（至少3項）。答案及解析一、單項選擇題1.C（RC電路時間常數τ=RC=1kΩ×1μF=1ms，穩(wěn)態(tài)時間約5τ=5ms=0.005s？修正：實際工程中一般認為3τ~5τ達到穩(wěn)態(tài)，本題選項B為0.005s，正確。）2.B（N型半導體摻雜施主雜質，多數載流子為自由電子）3.A（利用卡諾圖或公式法化簡：AB+AC+BC=AB+AC（當B=1或C=1時，BC項被覆蓋））4.B（ω=200π=2πf→f=100Hz）5.B（差分電路通過對稱結構抑制共模信號，包括零點漂移）6.A（分辨率=5V/(2^121)≈5/4095≈1.22mV）7.C（FFT通過分治策略將N點DFT分解為更小的子問題，降低計算量）8.B（FM抗噪聲性能優(yōu)于AM、DSB、SSB，因帶寬大且鑒頻器有噪聲抑制作用）9.A（推挽輸出高低電平均可提供較大電流，適用于直接驅動負載）10.B（香農公式C=B×log2(1+S/N)，30dB=1000，C=10M×log2(1001)≈10M×10≈100Mbps？修正：log2(1000)≈9.97，故C≈10M×10=100Mbps，選項C正確。）二、填空題1.電荷2.0.7；0.33.當前輸入信號4.(1/2)X(jω/2)5.虛短（u+≈u）；虛斷（i+≈i≈0）6.波形整形；抗干擾（消除噪聲）7.實現信號復用；減少天線尺寸8.100kbps；400kbps9.1/(2πRC)10.0.7(R1+2R2)C三、簡答題1.共模抑制比CMRR=|A_d/A_c|（差模增益與共模增益之比），單位dB（20lg|A_d/A_c|）。物理意義：衡量差分電路抑制共模信號（如噪聲、零點漂移）并放大差模信號的能力，CMRR越大，電路性能越好。2.區(qū)別：模擬信號在時間和幅值上連續(xù)，數字信號在時間和幅值上離散（需量化編碼）。優(yōu)勢：抗干擾能力強（可通過編碼糾錯）、便于存儲和處理（基于數字電路）、易于集成（數字系統(tǒng)體積小）、可實現復雜算法（如FFT、數字濾波）。3.鎖相環(huán)是一種自動相位跟蹤系統(tǒng)，用于實現輸出信號與輸入信號的相位同步?；窘M成：鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）、壓控振蕩器（VCO）。應用場景：頻率合成（如通信中的本振信號）、時鐘同步（微控制器時鐘樹）、調制解調（如FM解調）。4.主要指標：分辨率（位數）、轉換精度（實際值與理論值的誤差）、轉換時間（完成一次轉換的時間）、輸入范圍（模擬信號電壓范圍）。區(qū)別：分辨率由位數決定（如12位對應1/4096），是理論最小量化單位；轉換精度受噪聲、溫漂等影響，是實際測量誤差，通常精度≤分辨率。5.看門狗用于防止嵌入式系統(tǒng)因程序跑飛或死鎖導致的異常。原理：微控制器內部有一個計數器，程序正常運行時需定期清零（喂狗）；若程序異常，計數器溢出觸發(fā)復位信號，強制系統(tǒng)重啟。四、計算題1.（1）換路前u_C(0)=10V（穩(wěn)定時電容相當于開路），換路后時間常數τ=RC=2kΩ×1μF=2ms。穩(wěn)態(tài)值u_C(∞)=5V（V2通過R對C放電至穩(wěn)定）。根據三要素法：u_C(t)=5+(105)e^(t/2ms)=5+5e^(500t)（t≥0）。（2）t=2ms時，u_C=5+5e^(1)≈5+5×0.3679≈6.839V。2.（1）靜態(tài)分析：I_BQ=(V_CCV_BE)/R_b=(120.7)/300k≈0.0377mA；I_CQ=βI_BQ=100×0.0377≈3.77mA；V_CEQ=V_CCI_CQ(R_c+R_e)=123.77mA×(3k+1k)=1215.08≈3.08V（不合理，說明電路可能無R_e旁路電容Ce，實際應為V_CEQ=V_CCI_CQR_c=123.77×3≈0.69V）。（2）交流放大倍數：A_u=βR_c'/r_be（R_c'=R_c∥R_L，假設R_L→∞，則R_c'=R_c=3kΩ），A_u=100×3k/1.5k=200。（3）輸入電阻R_i=R_b∥r_be≈300k∥1.5k≈1.5kΩ；輸出電阻R_o≈R_c=3kΩ。3.卡諾圖化簡：將F的最小項填入4變量卡諾圖，圈選最大覆蓋組，得到最簡式F=BD+CD+AB'（或等價形式，如F=BD+CD+AC）。4.（1）直流分量=2；基波頻率f1=100π/(2π)=50Hz；諧波頻率為50Hz（基波）、150Hz（三次諧波）。（2）平均功率=直流分量平方+各諧波分量平方/2=22+(32)/2+(52)/2=4+4.5+12.5=21W。（3）頻譜圖：0Hz處幅度2（直流），50Hz處幅度3/2=1.5（余弦分量），150Hz處幅度5/2=2.5（正弦分量，等效為余弦+90°）。5.驅動電路設計：LED需限流電阻R=(V_GPIOV_LED)/I_LED=(3.3V2V)/20mA=1.3V/0.02A=65Ω（取標準值68Ω）。GPIO應設置為推挽輸出模式（提供足夠驅動電流），且輸出高電平時LED亮（或低電平，根據電路接法）。五、綜合題（1）傳感器選擇：采用數字式傳感器DS18B20（單總線通信，測量范圍55℃~125℃，精度±0.5℃，滿足需求；無需額外ADC，簡化電路）。（2）信號調理：DS18B20為數字傳感器，通過單總線（1Wire）與微控制器通信，無需模擬調理電路；若選模擬傳感器（如PT100），需配合恒流源激勵、運放差分放大，再通過ADC（如STM32內部12位ADC）轉換。（3）微控制器：STM32F103C8T6（ARMCortexM3內核，72MHz主頻，內置12位ADC（若用模擬傳感器）、UART接口、足夠GPIO（驅動LCD、蜂鳴器），性價比高）。（4）軟件流程：初始化：GPIO（LCD、蜂鳴器、UART、傳感器引腳）、UART波特率（如9600）、LCD初始化、DS18B20初始化。主循環(huán)：讀取DS18B20溫度數據（發(fā)送轉換指令，讀取寄存器值）；數據處理（轉換為實際溫度值，保留1位小數）；LCD顯示溫度；