河北水利电力学院《数字系统实验》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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河北水利电力学院《数字系统实验》
2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在通信系统中，信道编码是提高通信可靠性的重要手段。信道编码的主要作用是什么呢？是通过增加冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误。以下关于信道编码作用的说法中，错误的是？（ ）
A.提高信号的传输速率
B.检测传输过程中的错误
C.纠正传输过程中的错误
D.增加信号的抗干扰能力

2、在数字信号处理的快速傅里叶变换（FFT）算法中，基 2 时间抽取（DIT）FFT 算法的基本思想是？（ ）
A. 逐步分解信号 B. 并行计算 C. 迭代计算 D. 递归计算

3、在电子电路设计中，为了提高系统的稳定性，通常会采用以下哪种方法？（ ）
A. 引入负反馈 B. 增加放大倍数 C. 提高电源电压 D. 减少元件数量

4、在数字音频处理中，采样频率是一个关键参数。根据奈奎斯特采样定理，为了无失真地恢复原始信号，采样频率至少应为信号最高频率的：（ ）
A. 一倍
B. 两倍
C. 四倍
D. 八倍

5、在数字信号处理的滤波器实现中，采用数字集成电路实现时，以下哪种芯片常用于实现 FIR 滤波器：（ ）
A. 加法器
B. 乘法器
C. 移位寄存器
D. 计数器

6、在电子示波器的使用中，若要观察一个高频信号的细节，应选择以下哪种类型的示波器？（ ）
A. 模拟示波器
B. 数字存储示波器
C. 混合示波器
D. 以上都可以

7、在电子信息领域，传感器网络是一种新兴的技术。传感器网络由大量的传感器节点组成，可以实现对物理世界的分布式监测和控制。以下关于传感器网络的说法中，错误的是？（ ）
A.传感器网络中的传感器节点通常具有低功耗、低成本、小体积等特点
B.传感器网络可以采用自组织的方式进行组网
C.传感器网络中的数据传输通常采用无线通信方式
D.传感器网络中的传感器节点可以直接与互联网进行通信

8、在电子电路设计中，电源是必不可少的部分。电源的稳定性对电路的性能有着重要影响。如果一个电路需要一个稳定的 5V 直流电源，应该选用哪种电源呢？（ ）
A.干电池
B.锂电池
C.线性稳压电源
D.开关稳压电源

9、在数字通信中，同步技术是保证通信正常进行的关键。以下关于位同步和帧同步的描述，哪一项是错误的？（ ）
A. 位同步是为了确定每个码元的起止时刻
B. 帧同步是为了确定数据帧的起始位置
C. 位同步的精度要求高于帧同步
D. 帧同步通常比位同步更容易实现

10、在数字图像处理的边缘检测中，Sobel 算子是一种常用的边缘检测算子，其主要优点是：（ ）
A. 对噪声不敏感
B. 检测精度高
C. 计算简单
D. 能检测多种类型的边缘

11、在电子信息工程中，以下关于数字滤波器和模拟滤波器的比较，哪一项是正确的？（ ）
A. 数字滤波器的精度更高，模拟滤波器的速度更快 B. 数字滤波器的速度更快，模拟滤波器的精度更高 C. 数字滤波器和模拟滤波器的精度和速度相同 D. 数字滤波器和模拟滤波器没有可比性

12、在信号与系统中，连续时间系统的冲激响应和阶跃响应具有重要的意义。如果已知一个系统的冲激响应，如何通过数学运算得到其阶跃响应？（ ）
A. 对冲激响应进行积分
B. 对冲激响应进行微分
C. 对冲激响应进行傅里叶变换
D. 对冲激响应进行拉普拉斯变换

13、在通信系统的信道编码中，循环码具有良好的性能，其编码和译码可以通过：（ ）
A. 硬件电路实现
B. 软件算法实现
C. 查表法实现
D. 以上都可以

14、在电子信息领域，集成电路的发展极大地推动了电子技术的进步。集成电路按照集成度可以分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。以下关于集成电路集成度的说法中，错误的是？（ ）
A.集成度越高，电路的性能越好
B.超大规模集成电路通常包含数百万个以上的晶体管
C.小规模集成电路一般只包含几个到几十个逻辑门
D.中规模集成电路的集成度介于小规模和大规模之间

15、在数字图像处理中，图像增强的方法有很多种。直方图均衡化是一种常用的方法，其主要目的是：（ ）
A. 提高图像的对比度
B. 降低图像的噪声
C. 压缩图像的动态范围
D. 改变图像的颜色

16、在射频识别（RFID）系统中，以下哪种频率的标签具有较远的读取距离？（ ）
A. 低频标签 B. 高频标签 C. 超高频标签 D. 微波标签

17、在电子测量仪器中，以下哪种仪器用于测量电阻、电容、电感等参数：（ ）
A. 电桥
B. 兆欧表
C. 频率计
D. 功率计

18、在自动控制原理中，系统的稳定性是一个重要的概念。对于一个线性定常系统，其特征方程的根均位于左半平面，则该系统：（ ）
A. 不稳定
B. 临界稳定
C. 稳定
D. 无法确定

19、在数字电子技术中，触发器是一种重要的存储单元。触发器可以存储一位二进制数据。如果一个触发器的初始状态为 0，在时钟信号的上升沿到来时，输入信号为 1，那么这个触发器的状态会变成什么呢？（ ）
A.0
B.1
C.不确定
D.保持原来的状态

20、在数字逻辑电路中，关于组合逻辑电路和时序逻辑电路的区别，以下哪种说法是错误的？（ ）
A. 组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，而时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路的历史状态有关
B. 组合逻辑电路中没有存储元件，时序逻辑电路中包含触发器等存储元件
C. 组合逻辑电路的分析和设计相对简单，时序逻辑电路则较为复杂
D. 组合逻辑电路和时序逻辑电路在实际应用中可以相互替代，没有明显的界限

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细阐述场效应管（FET）的工作原理，包括结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET），比较它们在结构和性能上的差异。

2、（本题5分）详细解释无线传感器网络的体系结构和关键技术，以及其在实际应用中的挑战。

3、（本题5分）阐述在电子电路的可靠性设计中，热设计的重要性和具体的热管理措施。

4、（本题5分）在集成电路制造中，外延生长技术的原理和应用是什么？分析外延层的质量对集成电路性能的影响。

5、（本题5分）在数字通信中，阐述正交频分复用（OFDM）系统中的峰均比问题及解决方法。

三、分析题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在图像传感器领域，CMOS 图像传感器逐渐取代了 CCD 图像传感器。请分析 CMOS 图像传感器的工作原理、性能优势和发展趋势，以及在高分辨率、高动态范围、低噪声等方面的技术挑战和解决方案。

2、（本题5分）在一个雷达预警系统中，快速准确地检测目标是首要任务。分析雷达信号处理中的目标检测算法（如恒虚警检测、自适应检测）以及系统的检测概率和虚警概率的优化。

3、（本题5分）在一个数字集成电路设计中，需要考虑时序约束和功耗优化。分析时序违反的原因和解决方法，以及如何通过电路结构和工艺选择降低功耗。

4、（本题5分）某雷达系统中，需要对目标进行检测和跟踪。分析雷达的工作原理、回波信号处理方法以及目标跟踪算法，探讨如何提高雷达系统在复杂环境下对目标的检测和跟踪精度。

5、（本题5分）一个自动化生产线的故障诊断系统需要提高诊断的准确性和及时性。分析故障诊断的方法（如基于模型的诊断、基于数据的诊断等）、传感器的布置和数据融合技术，优化故障诊断系统的性能。

四、设计题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，支持PCIe或以太网接口，给出硬件设计和驱动开发。

2、（本题10分）设计一个数字音频处理中的音频特效生成和控制模块，分析特效的多样性和可控性。

3、（本题10分）设计一个音频混音器，能够将多路音频信号进行混合，给出系统方案和电路实现。

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