一、PCB设计问题
硬件系统工程师在面试中常被问及PCB布局与系统级验证的问题
以下几点尤为重要：
走线与接地： 高速信号走线应尽量直且短，差分线长度匹配，避免急弯。地平面和电源平面应连续尽可能减少电流环路面积，从而降低辐射干扰。例如，AD提出在切换电源设计中，减少“热环路”面积并增加接地铜箔，可显著降低环路电感和EMI。实际案例中，通过优化开关电源布局，工程师成功在汽车AM广播频段工作而无需额外屏蔽，就得益于紧凑的环路和充分的接地层。
去耦与滤波： 电源引脚附近应放置足够的去耦电容，以提供瞬态电流需求并抑制高频噪声。模拟与数字电源要分开布局和滤波，避免相互干扰。射频和高速接口需要带通/带阻滤波器抑制外来干扰。
信号完整性： 长线路或高频信号需要终端匹配，避免反射。差分信号需注意对称性和时序匹配。时钟线建议远离敏感模拟电路以降低耦合噪声。
EMI/EMC： 器件的高速开关信号以及大电流环路都可能成为天线。通过多层板设计、合理走线、增加过孔等方式降低辐射。例如，AD案例表明，在切换电源热环路下方放置连续铜平面，可使环路电感降低至原来的1/3甚至更低，从而显著减小EMI。这种PCB层叠策略在复杂系统中同样适用。
二、电子元器件基础问题
1-什么是放大器？
放大器是用于提升信号功率、电压或电流的电子设备或电路。在通信系统中，放大器主要分为三类：运算放大器（Op-Amp）、功率放大器（PA）和仪表放大器（IA）。放大器的硬件实现通常基于半导体器件（如双极型晶体管、MOSFET或CMOS工艺），通过精心设计的电路拓扑（如共射极、共基极或差分放大结构）来实现信号的线性放大和噪声抑制。
硬件工程师视角： 放大器的硬件设计需关注关键参数：增益带宽积（GBW）、输入失调电压（Vos）、输入阻抗（Ri）、输出阻抗（Ro）、总谐波失真（THD）、噪声系数（NF）和电源抑制比（PSRR）。例如，在射频前端设计中，功率放大器需考虑效率（如Doherty架构可将效率提升至24%以上）；在传感器信号调理中，仪表放大器（如AD620）需关注共模抑制比（CMRR）和低噪声特性。放大器的选型通常基于应用场景：精密信号处理选择仪表放大器；高功率信号传输选择射频PA；通用信号处理选择运算放大器。
2-负反馈和正反馈的例子？
负反馈和正反馈是电子系统中两种基本的反馈机制，它们在硬件设计中扮演着关键角色。
负反馈的例子：放大器 。在运算放大器电路中，负反馈通过将输出信号的一部分反向馈入输入端，来稳定放大器的增益并扩展带宽。例如，在AD620仪表放大器中，反馈网络设计使得增益公式为G=49.4kΩ/R_G+1，其中R_G为外部增益电阻。负反馈还用于电源稳压电路（如LDO和开关电源）中，确保输出电压的稳定性。
正反馈的例子：振荡器 。振荡器需要正反馈才能产生持续的输出信号。例如，在LC振荡器中，三极管的集电极通过L/C并联谐振电路连接到基极，形成正反馈回路，当|AF|>1时电路起振 。在数字电路中，锁相环（PLL）的反馈机制也包含正反馈成分，用于同步输出时钟与参考时钟。
硬件工程师视角： 反馈类型的选择直接影响系统性能。负反馈通常用于提高系统稳定性、线性度和精度，但会降低增益；正反馈则用于提高增益或实现特定功能（如振荡器起振），但可能导致系统不稳定。在硬件设计中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择反馈类型并设计反馈网络，例如通过调整反馈电阻值或反馈路径的相位特性，来优化系统性能。
3-什么是反馈？
反馈是将系统输出信号的一部分传递回输入端的过程，用于控制系统的动态行为。在硬件设计中，反馈机制广泛应用于放大器、振荡器、电源管理和通信系统等场合。
反馈类型： 硬件工程师通常关注以下几种反馈类型：
1. 负反馈：将输出信号反向馈入输入端，用于稳定系统性能、提高线性度和降低噪声 。例如，在仪表放大器（如AD620）中，负反馈网络设计使得共模抑制比（CMRR）可达100dB@1kHz。 2. 正反馈：将输出信号正向馈入输入端，用于提高增益或实现特定功能（如振荡器起振） 。例如，在LC振荡器中，正反馈回路是产生持续输出信号的必要条件 。
3. 双极反馈：同时包含正反馈和负反馈成分，用于实现更复杂的系统行为。
硬件工程师视角： 反馈设计是硬件工程师的核心技能之一。在放大器设计中，工程师需要设计适当的反馈网络，以实现所需的增益、带宽和稳定性；在振荡器设计中，需要精确控制正反馈的幅度和相位，以确保电路能够稳定起振；在电源管理设计中，反馈机制用于调节输出电压或电流，维持系统稳定。
4-什么是振荡器？
振荡器是一种能够将直流输入转换为交流输出的电路 。它通过正反馈机制（如LC谐振或晶体振荡）产生持续的波形输出，是通信系统中的关键时序源。振荡器的硬件实现通常基于模拟电路（如LC、RC或晶体振荡器）或数字电路（如DDS+PLL结构） 。
