原创 数字电路笔试题库

数字电路
1、同步电路和异步电路的区别是什么？（仕兰微电子）
2、什么是同步逻辑和异步逻辑？（汉王笔试）
同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。
電路設計可分類為同步電路和非同步電路設計。同步電路利用時鐘脈衝使其子系統同步運作，而非同步電路不使用時鐘脈衝做同步，其子系統是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。由於非同步電路具有下列優點--無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能而非最差效能、模組性、可組合和可複用性--因此近年來對非同步電路研究增加快速，論文發表數以倍增，而Intel Pentium 4處理器設計，也開始採用非同步電路設計。
异步电路主要是组合逻辑电路，用于产生地址译码器、ＦＩＦＯ或ＲＡＭ的读写控制信号脉冲，其逻辑输出与任何时钟信号都没有关系，译码输出产生的毛刺通常是可以监控的。同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路，其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟ＣＬＫ，而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。
3、什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？（汉王笔试）
线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用oc门来实现（漏极或者集电极开路），由于不用oc门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门，同时在输出端口应加一个上拉电阻。（线或则是下拉电阻）
4、什么是Setup 和Holdup时间？（汉王笔试）
5、setup和holdup时间,区别.（南山之桥）
6、解释setup time和hold time的定义和在时钟信号延迟时的变化。（未知）
7、解释setup和hold time violation，画图说明，并说明解决办法。（威盛VIA
2003.11.06 上海笔试试题）
Setup/hold time 是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。建立时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间。输入信号应提前时钟上升沿（如上升沿有效）T时间到达芯片，这个T就是建立时间-Setup time.如不满足setup time,这个数据就不能被这一时钟打入触发器，只有在下一个时钟上升沿，数据才能被打入触发器。保持时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间。如果hold time不够，数据同样不能被打入触发器。
建立时间(Setup Time)和保持时间（Hold time）。建立时间是指在时钟边沿前，数据信号需要保持不变的时间。保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间。如果不满足建立和保持时间的话，那么DFF将不能正确地采样到数据，将会出现
metastability的情况。如果数据信号在时钟沿触发前后持续的时间均超过建立和保持时间，那么超过量就分别被称为建立时间裕量和保持时间裕量。
8、说说对数字逻辑中的竞争和冒险的理解，并举例说明竞争和冒险怎样消除。（仕兰微
电子）
9、什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？（汉王笔试）
在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。产生毛刺叫冒险。如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。
10、你知道那些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？（汉王笔试）
常用逻辑电平：12V，5V，3.3V；TTL和CMOS不可以直接互连，由于TTL是在0.3-3.6V之
间，而CMOS则是有在12V的有在5V的。CMOS输出接到TTL是可以直接互连。TTL接到CMOS需
要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。
cmos的高低电平分别为:Vih>=0.7VDD,Vil<=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol<=0.1VDD.
ttl的为:Vih>=2.0v,Vil<=0.8v;Voh>=2.4v,Vol<=0.4v.
用cmos可直接驱动ttl;加上拉后,ttl可驱动cmos.
11、如何解决亚稳态。（飞利浦－大唐笔试）
亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。当一个触发器进入亚稳态时，既无法预测该单元的输出电平，也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在这个稳定期间，触发器输出一些中间级电平，或者可能处于振荡状态，并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。
解决方法：
1 降低系统时钟
2 用反应更快的FF
3 引入同步机制，防止亚稳态传播
4 改善时钟质量，用边沿变化快速的时钟信号
关键是器件使用比较好的工艺和时钟周期的裕量要大。
12、IC设计中同步复位与异步复位的区别。（南山之桥）
同步复位在时钟沿采复位信号，完成复位动作。异步复位不管时钟，只要复位信号满足条件，就完成复位动作。 异步复位对复位信号要求比较高，不能有毛刺，如果其与时钟关系不确定，也可能出现亚稳态。
13、MOORE 与 MEELEY状态机的特征。（南山之桥）
Moo re 状态机的输出仅与当前状态值有关, 且只在时钟边沿到来时才会有状态变化. Mealy 状态机的输出不仅与当前状态值有关, 而且与当前输入值有关, 这

14、多时域设计中,如何处理信号跨时域。（南山之桥）
不同的时钟域之间信号通信时需要进行同步处理，这样可以防止新时钟域中第一级触发器的亚稳态信号对下级逻辑造成影响，其中对于单个控制信号可以用两级同步器，如电平、边沿检测和脉冲，对多位信号可以用FIFO,双口RAM，握手信号等。
跨时域的信号要经过同步器同步，防止亚稳态传播。例如：时钟域1中的一个信号，要送到时钟域2，那么在这个信号送到时钟域2之前，要先经过时钟域2的同步器同步后，才能进入时钟域2。这个同步器就是两级d触发器，其时钟为时钟域2的时钟。这样做是怕时钟域1中的这个信号，可能不满足时钟域2中触发器的建立保持时间，而产生亚稳态，因为它们之间没有必然关系，是异步的。这样做只能防止亚稳态传播，但不能保证采进来的数据的正确性。所以通常只同步很少位数的信号。比如控制信号，或地址。当同步的是地址时，一般该地址应采用格雷码，因为格雷码每次只变一位，相当于每次只有一个同步器在起作用，这样可以降低出错概率，象异步FIFO的设计中，比较读写地址的大小时，就是用这种方法。 如果两个时钟域之间传送大量的数据，可以用异步FIFO来解决问题。

15、给了reg的setup,hold时间，求中间组合逻辑的delay范围。（飞利浦－大唐笔试）
Delay < period - setup – hold
16、时钟周期为T,触发器D1的寄存器到输出时间最大为T1max，最小为T1min。组合逻辑电路最大延迟为T2max,最小为T2min。问，触发器D2的建立时间T3和保持时间应满足什么条件。（华
为）
T3setup>T+T2max,T3hold>T1min+T2min
17、给出某个一般时序电路的图，有Tsetup,Tdelay,Tck->q,还有 clock的delay,写出决
定最大时钟的因素，同时给出表达式。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
T+Tclkdealy>Tsetup+Tco+Tdelay;
Thold>Tclkdelay+Tco+Tdelay;
18、说说静态、动态时序模拟的优缺点。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
静态时序分析是采用穷尽分析方法来提取出整个电路存在的所有时序路径，计算信号在这些路径上的传播延时，检查信号的建立和保持时间是否满足时序要求，通过对最大路径延时和最小路径延时的分析，找出违背时序约束的错误。它不需要输入向量就能穷尽所有的路径，且运行速度很快、占用内存较少，不仅可以对芯片设计进行全面的时序功能检查，而且还可利用时序分析的结果来优化设计，因此静态时序分析已经越来越多地被用到数字集成电路设计的验证中。
动态时序模拟就是通常的仿真，因为不可能产生完备的测试向量，覆盖门级网表中的每一条路径。因此在动态时序分析中，无法暴露一些路径上可能存在的时序问题；

19、一个四级的Mux,其中第二级信号为关键信号 如何改善timing。（威盛VIA
2003.11.06 上海笔试试题）
关键：将第二级信号放到最后输出一级输出，同时注意修改片选信号，保证其优先级未被修改。
20、给出一个门级的图，又给了各个门的传输延时，问关键路径是什么，还问给出输入，
使得输出依赖于关键路径。（未知）
21、逻辑方面数字电路的卡诺图化简，时序（同步异步差异），触发器有几种（区别，优
点），全加器等等。（未知）
22、卡诺图写出逻辑表达使。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
23、化简F(A,B,C,D)= m(1,3,4,5,10,11,12,13,14,15)的和。（威盛）
卡诺图化简：一般是四输入，记住00 01 11 10顺序，
0 1 3 2
4 5 7 6
12 13 15 14
8 9 11 10
24、please show the CMOS inverter schmatic,layout and its cross sectionwith P-
well process.Plot its transfer curve (Vout-Vin) And also explain the
operation region of PMOS and NMOS for each segment of the transfer curve? （威
盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09）
25、To design a CMOS invertor with balance rise and fall time,please define
the ration of channel width of PMOS and NMOS and explain?
26、为什么一个标准的倒相器中P管的宽长比要比N管的宽长比大？（仕兰微电子）
和载流子有关，P管是空穴导电，N管电子导电，电子的迁移率大于空穴，同样的电场下，N管的电流大于P管，因此要增大P管的宽长比，使之对称，这样才能使得两者上升时间下降时间相等、高低电平的噪声容限一样、充电放电的时间相等
27、用mos管搭出一个二输入与非门。（扬智电子笔试）
28、please draw the transistor level schematic of a cmos 2 input AND gate and
explain which input has faster response for output rising edge.(less delay
time)。（威盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09）
29、画出NOT,NAND,NOR的符号，真值表，还有transistor level的电路。（Infineon笔
试）
30、画出CMOS的图，画出tow-to-one mux gate。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
31、用一个二选一mux和一个inv实现异或。（飞利浦－大唐笔试）
input a,b;
output c;
assign c="a"?(~b)b);
32、画出Y="A"*B+C的cmos电路图。（科广试题）
33、用逻辑们和cmos电路实现ab+cd。（飞利浦－大唐笔试）
34、画出CMOS电路的晶体管级电路图，实现Y="A"*B+C(D+E)。（仕兰微电子）

以上均为画COMS电路图，实现一给定的逻辑表达式，
。
35、利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz'。（未知）
x,y作为4选1的数据选择输入，四个数据输入端分别是z或者z的反相，0，1
36、给一个表达式f="xxxx"+xxxx+xxxxx+xxxx用最少数量的与非门实现（实际上就是化
简）。
化成最小项之和的形式后根据~(~(A*B)*(~（C*D）))=AB+CD
37、给出一个简单的由多个NOT,NAND,NOR组成的原理图，根据输入波形画出各点波形。
（Infineon笔试）
思路：得出逻辑表达式，然后根据输入计算输出
38、为了实现逻辑（A XOR B）OR （C AND D），请选用以下逻辑中的一种，并说明为什
么？1）INV 2）AND 3）OR 4）NAND 5）NOR 6）XOR 答案：NAND（未知）
39、用与非门等设计全加法器。（华为）
40、给出两个门电路让你分析异同。（华为）
41、用简单电路实现，当A为输入时，输出B波形为…（仕兰微电子）
写逻辑表达式，然后化简
42、A,B,C,D,E进行投票，多数服从少数，输出是F（也就是如果A,B,C,D,E中1的个数比0
多，那么F输出为1，否则F为0），用与非门实现，输入数目没有限制。（未知）
写逻辑表达式，然后化简
43、用波形表示D触发器的功能。（扬智电子笔试）
easy
44、用传输门和倒向器搭一个边沿触发器。（扬智电子笔试）
45、用逻辑们画出D触发器。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
46、画出DFF的结构图,用verilog实现之。（威盛）
47、画出一种CMOS的D锁存器的电路图和版图。（未知）


48、D触发器和D锁存器的区别。（新太硬件面试）
49、简述latch和filp-flop的异同。（未知）
50、LATCH和DFF的概念和区别。（未知）
51、latch与register的区别,为什么现在多用register.行为级描述中latch如何产生的。
（南山之桥）
latch是电平触发，register是边沿触发，register在同一时钟边沿触发下动作，符合同步电路的设计思想，而latch则属于异步电路设计，往往会导致时序分析困难，不适当的应用latch则会大量浪费芯片资源。
52、用D触发器做个二分频的电路.又问什么是状态图。（华为）
53、请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路？（汉王笔试）
54、怎样用D触发器、与或非门组成二分频电路？（东信笔试）
直接D触发器Q反相输出接到数据输入
55、How many flip-flop circuits are needed to divide by 16? (Intel) 16分频？
4
56、用filp-flop和logic-gate设计一个1位加法器，输入carryin和current-stage，输出
carryout和next-stage. （未知）
57、用D触发器做个4进制的计数。（华为）
58、实现N位Johnson Counter,N="5"。（南山之桥）
59、用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的7进制循环计数器，15进制的呢？（仕兰
微电子）
60、数字电路设计当然必问Verilog/VHDL，如设计计数器。（未知）
61、BLOCKING NONBLOCKING 赋值的区别。（南山之桥）
非阻塞赋值：块内的赋值语句同时赋值，一般用在时序电路描述中
阻塞赋值：完成该赋值语句后才能做下一句的操作，一般用在组合逻辑描述中
62、写异步D触发器的verilog module。（扬智电子笔试）
module dff8(clk , reset, d, q);
input clk;
input reset;
input [7:0] d;
output [7:0] q;
reg [7:0] q;
always @ (posedge clk or posedge reset)
if(reset)
q <= 0;
else
q <= d;
endmodule
63、用D触发器实现2倍分频的Verilog描述？ （汉王笔试）
module divide2( clk , clk_o, reset);
input clk , reset;
output clk_o;
wire in;
reg out ;
always @ ( posedge clk or posedge reset)
if ( reset)
out <= 0;
else
out <= in;
assign in = ~out;
assign clk_o = out;
endmodule
64、可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要，请问：a) 你所知道的可编程逻辑器
件有哪些？ b) 试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑。（汉王笔试）
PAL，GAL，PLD，CPLD，FPGA。
module dff8(clk , reset, d, q);
input clk;
input reset;
input[7:0] d;
output[7:0] q;
reg[7:0] q;
always @ (posedge clk or posedge reset)//异步复位，高电平有效
if(reset)
q <= 0;
else
q <= d;
endmodule
65、请用HDL描述四位的全加法器、5分频电路。（仕兰微电子）
66、用VERILOG或VHDL写一段代码，实现10进制计数器。（未知）
67、用VERILOG或VHDL写一段代码，实现消除一个glitch。（未知）
68、一个状态机的题目用verilog实现（不过这个状态机画的实在比较差，很容易误解
的）。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题）
69、描述一个交通信号灯的设计。（仕兰微电子）
70、画状态机，接受1，2，5分钱的卖报机，每份报纸5分钱。（扬智电子笔试）
71、设计一个自动售货机系统，卖soda水的，只能投进三种硬币，要正确的找回钱
数。 （1）画出fsm（有限状态机）；（2）用verilog编程，语法要符合fpga设计
的要求。（未知）
72、设计一个自动饮料售卖机，饮料10分钱，硬币有5分和10分两种，并考虑找零：（1）
画出fsm（有限状态机）；（2）用verilog编程，语法要符合fpga设计的要求；（3）设计
工程中可使用的工具及设计大致过程。（未知）
73、画出可以检测10010串的状态图,并verilog实现之。（威盛）
74、用FSM实现101101的序列检测模块。（南山之桥）
a为输入端，b为输出端，如果a连续输入为1101则b输出为1，否则为0。
例如a： 0001100110110100100110
b： 0000000000100100000000
请画出state machine；请用RTL描述其state machine。（未知）
75、用verilog/vddl检测stream中的特定字符串（分状态用状态机写）。（飞利浦－大唐
笔试）
76、用verilog/vhdl写一个fifo控制器(包括空，满，半满信号)。（飞利浦－大唐笔试）
reg[N-1:0] memory[0:M－1]; 定义FIFO为N位字长容量M
八个always模块实现，两个用于读写FIFO，两个用于产生头地址head和尾地址tail，一个产生counter计数，剩下三个根据counter的值产生空，满，半满信号产生空，满，半满信号
77、现有一用户需要一种集成电路产品，要求该产品能够实现如下功能：y="lnx"，其中，x
为4位二进制整数输入信号。y为二进制小数输出，要求保留两位小数。电源电压为3~5v假
设公司接到该项目后，交由你来负责该产品的设计，试讨论该产品的设计全程。（仕兰微
电子）
78、sram，flash memory，及dram的区别？（新太硬件面试）
sram：静态随机存储器，存取速度快，但容量小，掉电后数据会丢失，不像DRAM 需要不停的REFRESH，制造成本较高，通常用来作为快取(CACHE) 记忆体使用
flash：闪存，存取速度慢，容量大，掉电后数据不会丢失
dram：动态随机存储器，必须不断的重新的加强(REFRESHED) 电位差量，否则电位差将降低至无法有足够的能量表现每一个记忆单位处于何种状态。价格比sram便宜，但访问速度较慢，耗电量较大，常用作计算机的内存使用。
79、给出单管DRAM的原理图(西电版《数字电子技术基础》作者杨颂华、冯毛官205页图9
－14b)，问你有什么办法提高refresh time，总共有5个问题，记不起来了。（降低温
度，增大电容存储容量）（Infineon笔试）
80、Please draw schematic of a common SRAM cell with 6 transistors,point out
which nodes can store data and which node is word line control? （威盛笔试题
circuit design-beijing-03.11.09）
81、名词:sram,ssram,sdram
名词IRQ,BIOS,USB,VHDL,SDR
IRQ: Interrupt ReQuest
BIOS: Basic Input Output System
USB: Universal Serial Bus
VHDL: VHIC Hardware Description Language
SDR: Single Data Rate
　　压控振荡器的英文缩写(VCO)。
　　动态随机存储器的英文缩写(DRAM)。
名词解释，比如PCI、ECC、DDR、interrupt、pipeline、
IRQ,BIOS,USB,VHDL,VLSI VCO(压控振荡器) RAM (动态随机存储器)，FIR IIR DFT(离散
傅立叶变换)或者是中文的，比如：a.量化误差 b.直方图 c.白平衡
PCI：Peripheral Component Interconnect（PCI），
DDR：DoubleDataRate
ECC：Error Checking and Correcting