硬件工程师笔试、面试题与答案详细版

一.浪潮笔试

考察的主要是数电、模电和微机原理的基础知识。

1.有源、无源滤波器

答案：

最初的滤波器主要是由电阻、电感和电容等无源器件构成的无源滤波器，无源滤波器虽然有电路结构简单、使用方便、价格低廉等优点，但它对有用信号成分也会有很大的衰减作用，本身不具备放大能力，而且带负载能力差，性能不够理想。

后来，出现了由运放和RC元件等构成的性能优良的有源滤波电路。

相继出现了开关电容滤波器、单片集成有源滤波器、数字滤波器。

五种滤波器类型：低通滤波器LPF、高通滤波器HPF、全通滤波器APF、带通滤波器BPF、带阻滤波器BEF。

有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。

利用开关电容积分器可以构成开关电容滤波器，除了工作频率外，其精度和其他性能均超过了常规的有源滤波器，达到了实用水平。

扩展：

active power filter，APF

利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来抵消谐波的滤波装置。

一、基本概念：

顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！

二、基本原理：

有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

三、基本应用：

谐波主要危害：

?增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失；

?引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏

或无法投入运行；

?产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；

?由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化；

?谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命；

?零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。

?谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱；

?谐波变改变了电压或电流的变化率和峰值，延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量；

?使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差；

?干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备，影响设备的正常运行。

四、有源滤波的优点和缺点：

优点：可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收；不会产生谐振。

缺点：造价太高；受硬件限制，在大容量场合无法使用:有源滤波容量单套不超过100KVA,目前最高适用电网电压不超过450V.

五、应用场合

有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场／港口的供电系统、医疗机构等。根据应用对象不同，HTAPF-I型有源电力滤波器的应用将起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。

■通信行业

为了满足大规模数据中心机房的运行需要，通信配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。据调查，通信低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。其产生的谐波含量都较高，且这些谐波源设备的位移功率因数极高。通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性，延长通信设备及电力设备的使用寿命，并且使配电系统更符合谐波环境的设计规范。

■半导体行业

大多数半导体行业的3次谐波非常严重，主要是由于企业中使用了大量的单相整流设备。3次谐波属于零序谐波，具备在中性线汇集的特点，导致中性线压力过大，甚至出现打火现象，存在着极大的生产安全隐患。谐波还会造成断路器跳闸，耽误生产时间。3次谐波在变压器内形成环流，加速了变压器的老化。严重的谐波污染必然对配电系统中的设备使用效率和寿命造成影响。

■石化行业

由于生产的需要，石化行业中存在着大量泵类负载，并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。目前绝大部分变频器整流环节都是应用6脉冲将交流转化为直流，因此产生的谐波以5次、7次、11次为主。其主要危害表现为对电力设备的危害及在计量方面的偏差。使用有源滤波器可以很好地解决这方面的问题。

■化纤行业

为大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化质量，以及延长炉龄、节省能源，在化纤行业常用到电助熔加热设备，借助电极把电直接送入燃料加热的玻璃池窑中。这些设备会产生大量的谐波，且三相谐波的频谱和幅值差别比较大。

■钢铁/中频加热行业

钢铁业中常用到的中频炉、轧机、电弧炉等设备都会对电网的电能质量产生重大的影响，使电容补偿柜过载保护动作频繁、变压器和供电线路发热严重、熔断器频繁熔断等，甚至引起电压跌落、闪变。

■汽车制造业

焊机是汽车制造业中不可少的设备，由于焊机具有随机性、快速性及冲击性的特点，使大量使用焊机造成严重的电能质量问题，造成焊接质量不稳、自动化程度高的机器人由于电压不稳而不能工作，无功补偿系统无法正常使用等情况。

■直流电机谐波治理

大型直流电机场所都需要先通过整流设备将交流电转换为直流电，由于此类工程的负载容量都较大，因此在交流侧存在严重的谐波污染，造成电压畸变，严重时会引起事故。

■自动化生产线和精密设备的使用

在自动化生产线和精密设备场合，谐波会影响到其正常使用，使智能控制系统、PLC系统等出现故障。

■医院系统

医院对供电的连续性和可靠性有非常严格的要求，0类场所自动恢复供电时间T≤15S，1类场所自动恢复供电时间0.5S≤T≤15S， 2类场所自动恢复供电时间T≤0.5S，电压总谐波畸变率THDu≤3%，X光机、CT机、核磁共振都是谐波含量极高的负载。

■剧场/体育馆

可控硅调光系统、大型LED设备等都是谐波源，在运行过程中会产生大量的三次谐波，不但造成配电系统的电力设备效率低下，而且还会造成灯光频闪，对通信、有线电视等微弱电回路产生杂音，甚至产生故障。

六、主要发展状况：

由于有源滤波存在的不足和缺陷，目前国内市场上主要以无源滤波为主；国际上以ABB、ABLEREX（爱普瑞斯）、诺基亚、施耐德（梅兰日兰）、西门子为代表，国内以山大华天，哈工大、西安赛博、南京亚派为代表，另外清华大学电机系研制的CleanPower系列有源电力滤波器在自适应能力，稳定性以及对各种延时的最优补偿方面有了长足的进展，成为了最先进的产品之一。随着电力电子技术的进步，有源电力滤波器以其巨大的技术优势、强大功能、逐渐下降的价格，必将最终取代传统的电容型无功补偿装置，占据市场主流。

【原创】讨论有源滤波器和无源滤波器的缺点以THS7327为例看滤波器的集成化发展方向有源滤波器是由集成运放和R、C组成，众所周知它有很多优点，但也有如下缺点:

1、相对无源要用运放

2、需要提供电源才能工作。

3、电阻、运放等，会产生热噪声，使得电路的噪声增大。。

4、运算放大器等有源元件的高频特性限制带宽。

5、要使用高精度电容与电阻，否则会产生振荡。

6、有源元件补偿损耗，才可以得到高Q值

无源滤波器常是使用电阻、电感与电容构成。尤其是电感存在以下问题:

1、电感的体积大，市面上的1mH电感至少要用1210的封装，比1mH大的电感都要有芯片那么大。

2、电感在电路中使用需要考率多方面：磁的影响了很多方面，电路中遇到磁的问题是最麻烦的问题了。

3 、L与C中寄生电阻产生电路中的损耗等

推荐看一本书日本人写的就是翻译得太差了《LC滤波器设计与制作》呵呵

鉴于以上原因，对滤波器的集成化发展迫不及待，集成化使得运放、电阻、电感的性能进一步提高,也使得电路更为便捷。

如TI公司的THS7314/7315/7316/7318/7327/7347等等，都是将滤波器内部集成，通过选通的方式来选择滤波器的频率，THS7327主要是通过对MSB的第6、5、4、3位选择来选取滤波器的频率的，但却仅仅只有5种选择：9/16/35/75/APFMHz；

无源滤波器和有源滤波器的区别有哪些？

【摘要】：无源滤波器又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、3、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。

一、无源滤波器的优点

无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。

二、无源滤波器的分类

无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。

2.1、调谐滤波器

调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；

2.2、高通滤波器

高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。

三、无源滤波器和有源滤波器的区别

无源滤波器和有源滤波器，存在以下的区别：

3.1、工作原理

无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道；而有源滤波器由电力电子元件和DSP 等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。

3.2、谐波处理能力

无源滤波器只能滤除固定次数的谐波；但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。

3.3、系统阻抗变化的影响

无源滤波器受系统阻抗影响严重，存在谐波放大和共振的危险；而有源滤波不受影响。

3.4、频率变化的影响

无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。

3.3、负载增加的影响

无源滤波器可能因为超载而损坏；有源滤波器无损坏之危险，谐波量大于补偿能力时，仅发生补偿效果不足而已。

3.6、负载变化对谐波补偿效果的影响

无源滤波器随着负载的变化而变化；有源滤波器不受负载变化影响。

3.7、设备造价

无源滤波器较低；有源滤波器太高。

3.8、应用场合对比分析

1.有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制；

2.有源滤波在提供滤波时，不能或很少提供无功功率补偿，因为要占容量；而无源滤波则同时提供无功功率补偿。

3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过430V，而低压无源滤波最高适用电网电压可达3000V。

4.无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业；有源滤波器因无法解决的硬件问题，在大容量场合无法使用，适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位，优于无源滤波。

无源滤波器

英文名称：

passive filter

电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，并兼有无功补偿和调压功能的滤波器。

无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。

无源滤波器的优点

无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。

无源滤波器的分类

无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。

调谐滤波器

调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；

高通滤波器

高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。

无源滤波器的发展历程

3.1、1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

3.2、20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。

3.3、自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展；

3.4、到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。

3.5、80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。

3.6、90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。

当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。

我国滤波器行业现状

我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。

经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。

无源滤波器和有源滤波器的区别

无源滤波器和有源滤波器，存在以下的区别：

工作原理

无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道；而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。

谐波处理能力

无源滤波器只能滤除固定次数的谐波；但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企

业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。

系统阻抗变化的影响

无源滤波器受系统阻抗影响严重，存在谐波放大和共振的危险；而有源滤波不受影响。频率变化的影响

无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。

负载增加的影响

无源滤波器可能因为超载而损坏；有源滤波器无损坏之危险，谐波量大于补偿能力时，仅发生补偿效果不足而已。

负载变化对谐波补偿效果的影响

无源滤波器随着负载的变化而变化；有源滤波器不受负载变化影响。

设备造价

无源滤波器较低；有源滤波器太高。

应用场合对比分析

1.有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制；

2.有源滤波在提供滤波时，不能或很少提供无功功率补偿，因为要占容量；而无源滤波则同时提供无功功率补偿。

3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过450V，而低压无源滤波最高适用电网电压可达3000V。

4.无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业；有源滤波器因无法解决的硬件问题，在大容量场合无法使用，适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位，优于无源滤波。主要发展情况

由于无源滤波的具有大容量低价位的优点，钢铁行业的滤波都采用无源滤波，目前国内滤波市场（电力谐波治理市场）上主要以无源滤波为主。国际上以ABB、诺基亚、施耐德、西门子为代表，国内以温州清华电子、山大华天、哈工大、西安赛博、绿波杰能为代表。发展形势以快速反映，谐波治理彻底，综合控制为主。

2.贴片电容的封装

电容：可分为无极性和有极性两类，无极性电容下述两类封装最为常见，即0805、0603；而有极性电容也就是我们平时所称的电解电容，一般我们平时用的最多的为铝电解电容，由于其电解质为铝，所以其温度稳定性以及精度都不是很高，而贴片元件由于其紧贴电路版，所以要求温度稳定性要高，所以贴片电容以钽电容为多，根据其耐压不同，贴片电容又可分为A、B、C、D 四个系列，具体分类如下：

类型封装形式耐压

A 3216 10V

B 3528 16V

C 6032 25V

D 7343 35V

贴片电容的尺寸表示法有两种，一种是英寸为单位来表示，一种是以毫米为单位来表示，贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1812、2010、2225、2512，是英寸表示法，04 表示长度是0.04 英寸，02 表示宽度0.02 英寸，其他类同

型号尺寸（mm）

英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差

0402 1005 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.05

0603 1608 1.60±0.100.80±0.10 0.80±0.10

0805 2012 2.00±0.20 1.25±0.20 0.70±0.20

1.00±0.20

1.25±0.20

1206 3216 3.20±0.30 1.60±0.20 0.70±0.20

1.00±0.20

1.25±0.20

1210 3225 3.20±0.30 2.50±0.30 1.25±0.30

1.50±0.30

1808 4520 4.50±0.40 2.00±0.20 ≤2.00

1812 4532 4.50±0.40 3.20±0.30 ≤2.50

2225 5763 5.70±0.50 6.30±0.50 ≤2.50

3035 7690 7.60±0.50 9.00±0.05 ≤3.00

贴片电容的命名

贴片电容的命名:

贴片电容的命名所包含的参数有贴片电容的尺寸、做这种贴片电容用的材质、要求达到的精度、要求的电压、要求的容量、端头的要求以及包装的要求

例风华系列的贴片电容的命名

贴片电容的命名:

贴片电容的命名所包含的参数有贴片电容的尺寸、做这种贴片电容用的材质、要求达到的精度、要求的电压、要求的容量、端头的要求以及包装的要求。一般订购贴片电容需提供的参数要有尺寸的大小、要求的精度、电压的要求、容量值、以及要求的品牌即可。

例风华系列的贴片电容的命名：