高等电子电路理论
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湖南大学研究生
课程考试命题专用纸
考试科目:高等电子电路理论 专业年级: 电子科学与技术2009级 考试形式:开卷 考试时间:120分钟
……………………………………………………………………………………………………………………… 注:答题(包括填空题、选择题)必须答在专用答卷纸上,否则无效。
一、 (20分)简答:
(1) 简述数字脉冲信号传输,决定信道带宽的主要要素是其时钟速率f 还时上升时间t r ?
(2) 已知时钟速率f 及其上升时间t r ,传输时不会因为信道带宽不够而产生信号质量的影
响,则信道的最小带宽应有什么要求?
(3) 说明为什么在高速数字系统设计时,重要的是要考虑信号边缘的上升时间和下降时间,而不是它的时钟速率?
(4) 在一些可编程逻辑器件中,IO 口设有摆率控制功能(通过编程选择上升时间),它的目的是什么?
二、 (40分) CMOS 反相器带电容负载,如图所示。
已知T P 、T N 管的饱和导通等效电阻分别为R P 、R N ,输入信号的频率与高低电平持续时间足以使输出达到稳定电平,问题:
(1) 为什么在考虑电路负载时常用容性负载而不是阻性或感性?
(2) 简述逻辑门电路的静态功耗和动态功耗的定义?
(3) 估算电路的静态功耗。
(4) 定性分析为什么CMOS 逻辑电路的动态功耗会远大于静态功耗。
v I v O V
V DD V DD v I1 v I2
(5) 输入脉冲信号如图中v I1所示,频率为f,画出等效的电路模型,并证明电路的平均动
fCV。
态功耗等于2
DD
(6)分析在相同频率的输入信号v I1和v I2时,哪一种输入信号的功耗会更大?
(7) 从电磁干扰抑制的角度看,哪一种形状的输入波形更好?为什么?
(8) 若输入波形的最高频率为10H z,要能基本不失真观察波形,应选用标准带宽(3dB带宽)不低于多少的示波器(常用示波器的带宽规格有20MHz、40MHz、60MHz、100MHz、200MHz、300MHz、500MHz、1GHz,……)?要求说明理由。
三、(20分)测量设计
条件:有一个标准信号源,信号源内阻为50Ω,输出脉冲波形的低电平为0V,高电平为5V,信号的上升时间和下降时间均已知,为10ns。
要求
(1) 有一示波器,并有与之匹配的探头,标称3dB带宽在20MHz~200 MHz之间,但现在未知。
设计一个测试和计算方法,确定该示波器和探头的3Bd带宽。
(注:示波器与探头匹配,是指其带宽相同)
(2) 用以上给出的标准信号源和示波器,测量一个上升时间大于100ns的信号的准确上升时间,设计一个测试和计算方法。
四、(20分) 分析与简答
(1) 简述传输线的源端端接和末端端接的目的及端接的原则。
(2) 在高速数字系统电路板设计时,是否信号线越宽越好?为什么?
(3) 一般情况,在设计高速的数字信号处理系统、嵌入式系统和FPGA系统,用到端接技术来保证信号完整性,常用的是源端端接,说明其理由。