2026年電子工程設(shè)計(jì)原理及創(chuàng)新實(shí)踐題一、單選題（每題2分，共20題）說明：下列每題只有一個(gè)正確答案。1.在射頻電路設(shè)計(jì)中，為了減少信號(hào)反射，常用的阻抗匹配方法不包括（）。A.斯旺節(jié)匹配器B.電阻分壓匹配C.短路活塞調(diào)諧D.負(fù)載牽引法2.在設(shè)計(jì)低功耗藍(lán)牙（BLE）設(shè)備時(shí)，以下哪項(xiàng)技術(shù)最能有效降低功耗？（）A.提高工作頻率B.增加時(shí)鐘周期C.使用深度睡眠模式D.擴(kuò)大天線尺寸3.在電源設(shè)計(jì)中，采用同步整流技術(shù)的目的是（）。A.提高輸出電壓B.降低靜態(tài)功耗C.增強(qiáng)電磁干擾D.減小濾波電容需求4.在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，信號(hào)完整性問題的主要原因是（）。A.電源噪聲B.布線寄生參數(shù)C.溫度漂移D.元件老化5.在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，選擇ARMCortex-M系列微控制器的主要優(yōu)勢(shì)是（）。A.高性能B.低功耗C.高成本D.復(fù)雜開發(fā)工具6.在模擬電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)算放大器的開環(huán)增益通常選擇較高的原因是（）。A.提高噪聲性能B.增強(qiáng)穩(wěn)定性C.簡(jiǎn)化頻率補(bǔ)償D.減小輸入偏置電流7.在無線通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)是（）。A.提高傳輸距離B.增加數(shù)據(jù)速率C.降低天線成本D.減少信號(hào)衰減8.在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，為了減少EMI，以下哪項(xiàng)措施最有效？（）A.增加接地過孔B.減小走線寬度C.提高電源頻率D.使用高頻電容9.在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備中，低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景是（）。A.高速數(shù)據(jù)傳輸B.遠(yuǎn)距離低速率監(jiān)控C.實(shí)時(shí)視頻傳輸D.大規(guī)模計(jì)算10.在射頻電路設(shè)計(jì)中，以下哪項(xiàng)參數(shù)對(duì)天線效率影響最大？（）A.頻率B.天線尺寸C.阻抗匹配D.材料損耗二、多選題（每題3分，共10題）說明：下列每題有多個(gè)正確答案。1.在設(shè)計(jì)高速數(shù)字電路時(shí)，以下哪些措施有助于改善信號(hào)完整性？（）A.使用差分信號(hào)B.減小走線長(zhǎng)度C.增加端接電阻D.降低布線密度2.在電源設(shè)計(jì)中，同步整流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括（）。A.提高效率B.降低紋波C.減小輸入電流D.增強(qiáng)抗干擾能力3.在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇FPGA而非微控制器的場(chǎng)景包括（）。A.需要高速并行處理B.需要頻繁硬件重構(gòu)C.對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高D.開發(fā)周期較長(zhǎng)4.在模擬電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償方法包括（）。A.添加外部電容B.降低開環(huán)增益C.使用增益帶寬積設(shè)計(jì)D.增加反饋電阻5.在無線通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景包括（）。A.5G通信B.藍(lán)牙傳輸C.衛(wèi)星通信D.Wi-Fi增強(qiáng)6.在PCB設(shè)計(jì)中，減少EMI的措施包括（）。A.屏蔽關(guān)鍵信號(hào)線B.使用地平面C.減小環(huán)路面積D.增加電源濾波7.在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備中，低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)的特點(diǎn)包括（）。A.覆蓋范圍廣B.功耗低C.數(shù)據(jù)速率高D.成本低8.在射頻電路設(shè)計(jì)中，影響天線效率的因素包括（）。A.天線高度B.頻率帶寬C.環(huán)境損耗D.接地方式9.在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，常見的信號(hào)完整性問題包括（）。A.過沖B.下沖C.串?dāng)_D.時(shí)序偏差10.在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇ARMCortex-A系列微控制器的主要優(yōu)勢(shì)是（）。A.高性能計(jì)算B.支持多核C.低功耗D.豐富的外設(shè)接口三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）說明：要求簡(jiǎn)明扼要地回答問題。1.簡(jiǎn)述阻抗匹配在射頻電路設(shè)計(jì)中的重要性及其常用方法。2.解釋什么是電源完整性（PI）設(shè)計(jì)，并列舉三項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則。3.描述高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中常見的信號(hào)完整性問題及其解決方案。4.說明MIMO技術(shù)在5G通信系統(tǒng)中的主要作用。5.列舉三種常見的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)景。6.解釋PCB設(shè)計(jì)中地平面和電源平面的作用，并說明如何優(yōu)化其布局。四、設(shè)計(jì)題（每題10分，共2題）說明：要求結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)，并說明設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵參數(shù)。1.設(shè)計(jì)一個(gè)低功耗藍(lán)牙（BLE）傳感器節(jié)點(diǎn)，要求傳輸距離為100米，數(shù)據(jù)速率1kbps，功耗低于10μW。-需要說明核心元器件選擇（如微控制器、射頻芯片）、電源管理方案及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。2.設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求采樣率1GSPS，輸入信號(hào)帶寬1GHz，并說明如何優(yōu)化信號(hào)完整性和時(shí)鐘分配。-需要說明FPGA選型、時(shí)鐘分配策略及PCB布局注意事項(xiàng)。答案與解析一、單選題答案1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.B8.A9.B10.B解析：-2.深度睡眠模式通過降低工作頻率和關(guān)閉非必要模塊來大幅降低功耗，適合低功耗藍(lán)牙設(shè)備。-3.同步整流通過降低開關(guān)損耗來提高電源效率，尤其適用于高效率、低功耗的電源設(shè)計(jì)。-4.高速數(shù)字電路中，信號(hào)完整性問題主要由布線寄生參數(shù)（如電感、電容）導(dǎo)致，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。-7.MIMO技術(shù)通過多天線并行傳輸，顯著提高數(shù)據(jù)速率，是5G等高速通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。二、多選題答案1.ABCD2.ABD3.ABC4.ABD5.ACD6.ABCD7.ABD8.ABCD9.ABCD10.ABD解析：-1.差分信號(hào)、減小走線長(zhǎng)度、增加端接電阻、降低布線密度都能改善信號(hào)完整性，減少反射和串?dāng)_。-7.LPWAN技術(shù)特點(diǎn)為低功耗、廣覆蓋、低成本，適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，但數(shù)據(jù)速率較低。三、簡(jiǎn)答題答案1.阻抗匹配的重要性與方法-重要性：匹配阻抗可減少信號(hào)反射，提高傳輸效率，避免過反射導(dǎo)致信號(hào)失真。-方法：常用方法包括斯旺節(jié)匹配器、微帶線匹配、短路活塞調(diào)諧等。2.電源完整性（PI）設(shè)計(jì)原則-低阻抗設(shè)計(jì)：減小電源和地線電阻。-局部電源：為高速模塊提供獨(dú)立電源。-去耦電容：放置在芯片電源引腳附近，減少噪聲。3.信號(hào)完整性問題及解決方案-問題：過沖、下沖、串?dāng)_、時(shí)序偏差。-解決方案：使用端接電阻、差分信號(hào)、縮短走線、增加屏蔽。4.MIMO技術(shù)在5G中的作用-提高頻譜效率、增加數(shù)據(jù)速率、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。5.低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用-深度睡眠模式：適用于低活動(dòng)場(chǎng)景（如傳感器）。-功率門控：動(dòng)態(tài)關(guān)閉未使用模塊。-亞閾值設(shè)計(jì)：降低工作電壓。6.地平面與電源平面作用及優(yōu)化-作用：提供低阻抗路徑、屏蔽噪聲、穩(wěn)定電壓。-優(yōu)化：保持連續(xù)、避免分割，與信號(hào)層交替布局。四、設(shè)計(jì)題答案1.低功耗BLE傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)-核心元器件：-微控制器：選擇低功耗ARMCortex-M4，集成BLE外設(shè)。-射頻芯片：CSR8670，支持-100dBm接收靈敏度。-電源管理：采用能量收集技術(shù)（如太陽能），配合低功耗模式切換。-關(guān)鍵參數(shù)：天線增益2dBi，工作電壓3.3V，睡眠電流<1μA。2.高速數(shù)據(jù)采集