電気エンジニア面接の質問と回答：回路、電力、設計に関する24の質問

電気工学の面接は、基礎（回路、信号、電力）、設計判断（なぜこの部品を選ぶのか、何が故障しうるか）、そして安全性が混ざり合っています。若手向けのポジションでは、教科書的な質問とホワイトボードでの簡単な計算問題が中心です。経験者向けのポジションでは、あなたが実際に作ったものの設計レビューや、デバッグ、テスト、規格に関する質問が中心になります。

以下は、回答付きの24問です。専門分野（電力、組み込み、RF、制御）では、それぞれのトピックについてさらに深く問われます。求人票をよく読み、そこに集中して対策しましょう。

回路の基礎

1. オームの法則とキルヒホッフの法則を述べてください。

オームの法則：V = I × R。キルヒホッフの電流則：ノードに流れ込む電流の総和はゼロになります。キルヒホッフの電圧則：任意の閉回路を一周する電圧の総和はゼロになります。回路解析のほとんどは、これらから導かれます。

2. 直列と並列の抵抗2本の合成抵抗はそれぞれいくらですか？

直列：R1 + R2。並列：(R1 × R2) / (R1 + R2)。例：100オームと100オームを並列にすると50オームになります。

3. 分圧回路とは何ですか？また、その落とし穴は何ですか？

電源に対して直列に接続した2本の抵抗は、Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) の出力を与えます。落とし穴は負荷です。出力に負荷を接続すると分圧比が変わるため、負荷抵抗はR2よりもはるかに大きくするか、出力をバッファリングする必要があります。

4. ACとDCの違いは何ですか？また、RMS値とは何ですか？

DCは向きが一定です。ACは向きが交互に変わります。正弦波のRMS値はピーク値を√2で割った値で、抵抗に同じ電力を供給するDC値に相当します。230 V RMSの商用電源は、ピークが約325 Vになります。

5. DC回路とAC回路で、コンデンサとインダクタはそれぞれどう振る舞いますか？

定常状態のDCでは、コンデンサは開放回路のように、インダクタは短絡のように振る舞います。ACでは、コンデンサのインピーダンスは 1 / (2πfC) で、周波数が上がるほど小さくなり、インダクタのインピーダンスは 2πfL で、周波数が上がるほど大きくなります。

6. 時定数とは何ですか？

RC回路では R × C です。これは充電時にコンデンサの電圧が最終値の約63パーセントに達するまでの時間です。約5時定数が経過すると、ほぼ最終値に達します。RL回路では L / R です。

7. ローパスフィルタとは何ですか？また、そのカットオフ周波数はいくらですか？

低い周波数を通し、高い周波数を減衰させます。一次RCフィルタのカットオフ（-3 dB点）は f = 1 / (2πRC) です。R = 1.6キロオーム、C = 100 nFの場合、約1 kHzになります。

アナログと半導体

8. オペアンプはどのように動作しますか？また、負帰還における理想オペアンプの黄金律とは何ですか？

オペアンプは、入力間の差を非常に高い利得で増幅します。負帰還をかけると、2つの入力はほぼ同じ電圧になり、入力には電流が流れ込みません。反転増幅回路の利得は -Rf / Rin です。非反転増幅回路の利得は 1 + Rf / Rg です。

9. BJTとMOSFETの違いは何ですか？

BJTは電流制御です。ベース電流がより大きなコレクタ電流を制御します。MOSFETは電圧制御です。ゲート電圧がチャネルを制御し、ゲートにはほとんどDC電流が流れません。スイッチング回路やデジタル回路ではMOSFETが主流で、BJTは一部のアナログ用途や高利得用途で今も使われています。

10. ダイオードは何をしますか？また、ツェナーダイオードは何に使われますか？

ダイオードは一方向にのみ電流を流し、シリコンの場合、順方向電圧降下は約0.6～0.7 Vです。ツェナーダイオードは、設定された電圧で逆方向に導通するように設計されており、簡易的な電圧リファレンスやクランプに使われます。

11. なぜプルアップ抵抗を使うのですか？

何もラインを駆動していないときに論理レベルを確定させるためです。たとえば、オープンドレイン出力やボタン入力で、入力がフローティングにならないようにします。一般的な値は4.7～10キロオームで、速度と消費電力によって決まります。

12. デカップリングコンデンサの目的は何ですか？

ICの電源ピンの近くに配置し、短時間の電流を供給することで、電源電圧を安定に保ち、ノイズを低減します。一般的には、各ピンの近くに100 nFのセラミックコンデンサを置き、さらに近くに大きなバルクコンデンサを配置します。

電力

13. 実効電力、無効電力、皮相電力の違いは何ですか？力率とは何ですか？

実効電力（ワット）は有用な仕事をします。無効電力（バール）はインダクタとコンデンサの間を行き来します。皮相電力（ボルトアンペア）はそのベクトル和です。力率は実効電力を皮相電力で割ったものです。力率が低いと、同じ実効電力を得るためにより多くの電流が必要になり、損失が増え、より大きな機器が必要になります。

14. なぜ三相電力が使われるのですか？

モーターにおいて滑らかなトルクで一定の電力を供給し、同じ電力に対して単相よりも少ない導体材料で済み、大きな負荷に対してより効率的です。平衡三相システムでは、線間電圧は相電圧の平方根3倍です。

15. 変圧器はどのように動作し、その損失には何がありますか？

コア上の2つのコイルが磁界を共有するため、一方にAC電圧をかけると、巻数比に比例した電圧がもう一方に生じます。損失には巻線の銅損と、ヒステリシスおよび渦電流による鉄損があります。DCでは動作しません。

16. リニアレギュレータとスイッチングレギュレータの違いは何ですか？

リニアレギュレータは余分な電圧を熱として落とすため、差が大きいと効率が低くなりますが、シンプルでノイズが少ないです。スイッチングレギュレータはインダクタとコンデンサを使って入力を高速でオンオフするため、より効率的ですがノイズが多く複雑です。

17. ヒューズや導体のサイズはどのように決めますか？

通常電流と最大電流、周囲温度、関連する規格や標準を確認します。ヒューズは負荷だけでなく電線を保護すべきなので、その定格は電線の安全電流より低くなければなりません。現地の電気規程に従ってください。

デジタル、組み込み、信号

18. セットアップ時間とホールド時間とは何ですか？

セットアップ時間は、クロックエッジの前にデータが安定していなければならない時間です。ホールド時間は、その後に安定していなければならない時間です。これらに違反すると、出力が予測不能になるメタステーブル状態を引き起こす可能性があります。

19. ナイキストの定理とは何ですか？

エイリアシングなしで信号を再構成するには、サンプリングレートが信号内の最高周波数の2倍より大きくなければなりません。実際には、ADCの前にアンチエイリアシングフィルタを追加します。

20. 一般的なシリアルインターフェースには何があり、どのように異なりますか？

設計、デバッグ、安全

21. 回路はベンチでは動作するが、現場では失敗します。何を確認しますか？

温度範囲、電源変動、ノイズとEMI、グラウンディング、コネクタの信頼性、部品の公差、ESDイベントです。私は故障を再現し、オシロスコープで測定し、一度に1つずつ変更します。

22. 電源が入らないボードをどのようにデバッグしますか？

電源と入力接続を確認し、マルチメータで短絡を探し、サーマルカメラまたは電力制限した状態で触って発熱を確認し、レギュレータの出力とリセットラインを検証し、はんだ接合部を検査します。短絡が損傷を引き起こさないように、電流制限付きのベンチ電源を使用します。

23. どのような安全手順に従いますか？

機器を扱う前のロックアウト/タグアウト、メータによるゼロエネルギーの確認、適切なPPEの着用、絶縁工具の使用、アークフラッシュ境界と会社の手順の遵守、許可され計画されていない限り決して活線作業をしないことです。安全はスケジュールより優先されます。

24. 誇りに思っている設計について教えてください。

「私はポータブル機器用のバッテリ監視ボードを設計しました。要件はコイン電池で1年間のスタンバイでした。低リークのレギュレータとスリープモードを選択し、スタンバイで8マイクロアンペアを測定し、温度範囲でテストしました。最初の試作にはプルアップからのリーク経路があり、電流プローブで見つけて次のリビジョンで修正しました。」

要件、あなたの選択、問題、結果を含む自分のプロジェクトを選んでください。

練習すべきホワイトボード計算

準備の方法

紙と鉛筆を使って基礎をやり直し、それぞれの答えを簡単な言葉で説明できるようにしておきましょう。1つのプロジェクトについて、失敗も含めた設計のウォークスルーを準備します。IEC、IEEE、NECなど、その職種に適用される標準規格も確認しておきましょう。行動面の対策としては、問題解決に関する質問、状況判断に関する質問、部門横断プロジェクト向けのテクニカルプログラムマネージャーガイドをご覧ください。

声に出して説明する練習を行い、録音した内容を読み返して飛ばしてしまった手順を確認しましょう。ライブ面接でのAIツールの使用については、必ず雇用主のルールに従ってください。