电子设备的电磁兼容性设计PDF电子书下载

目 录 1

第1章绪论 1

1.1电磁兼容发展简史 1

1.2电磁兼容的主要国际组织和机构 1

1.3电磁兼容学科和研究对象 3

1.3.1雷电（Lighting） 3

1.3.2强电磁脉冲（EMP） 4

1.3.4开关操作 5

1.3.3静电放电（ESD） 5

1.3.5对电气、电子设备或元器件 6

造成的危害 6

1.3.6研究所涉及的领域 7

1.4 EMC的研究方法 7

1.4.1 EMC设计方法的演变 8

1.4.2 EMI的预测和分析 10

1.4.3 EMC设计的有效性 10

1.4.4 EMI的控制技术 11

1.4.5EMC的仪器与测量技术 12

1.5 21世纪将是质量的世纪 13

第2章 电子设备电磁兼容设计原理 18

2.1 电子设备电磁兼容设计的内容及 18

采用的方法 18

2.1.1保证元件、部件级的电磁兼容性 18

2.1.2保证设备级的电磁兼容性 19

2.1.3保证综合系统和系统级的 20

电磁兼容性 20

2.1.4保证业务级的电磁兼容性 21

2.2.1 自然界存在的电磁干扰源 22

2.2常见的电磁干扰源及特性 22

2.2.2人为的电磁干扰源 23

2.3电磁干扰作用途径及分析方法 27

2.3.1辐射干扰 27

2.3.2传导干扰 31

2.4保证电磁兼容性的方法 36

2.4.1在不同等级上保证电磁兼容性 36

的方法 36

2.4.2减小导线之间的耦合 37

2.4.3接地 39

2.4.4屏蔽与滤波 41

第3章 电子电气系统电磁兼容性 44

分析和设计 44

3.1系统电磁兼容性概述 44

3.1.1电磁兼容性设计的依据 44

3.1.2电磁兼容性设计的主要原则 44

3.1.3电磁兼容性问题的处理和设计方法 45

3.1.4系统设计的任务 46

3.2谱域分析和系统间电磁兼容 47

3.2.1发射机功率谱函数数学模型 48

3.2.2接收机响应谱函数数学模型 50

3.2.3天线增益函数数学模型 50

3.2.4馈线损耗 52

3.3环境电磁场及安全界限值 54

3.3.1接收系统的环境电磁场 54

3.3.2发射系统的环境电磁场 55

3.3.3电磁波安全界限值 56

3.4频谱控制和尖峰脉冲控制 58

3.4.1频谱分析与控制 58

3.3.4一般性环境电磁场 58

3.4.2尖峰脉冲控制 59

3.5电源的电磁兼容性要求 60

3.5.1系统对电源干扰的限制性要求 60

3.5.2一次电源系统特性要求 61

3.6系统内不可控噪声电平 62

3.6.1系统地线干扰指标和分配方法 62

3.6.2系统地线干扰噪声的测量 64

3.7电子、电气系统的防雷措施 64

3.7.2避雷针引下线和接地 65

3.7.1避雷针结构 65

3.7.3对感应雷的防护 66

第4章 电子设备电磁屏蔽的设计 67

4.1概述 67

4.2电场屏蔽 68

4.2.1静电屏蔽 68

4.2.2交变电场屏蔽 69

4.3磁场屏蔽 72

4.3.1静磁屏蔽 72

4.3.2低频磁场屏蔽 76

4.4.1电磁辐射干扰源 79

4.4电磁屏蔽 79

附录F国际电工委员会技术委员会TC- 81

4.4.2屏蔽效能的计算 81

4.5.2缝隙屏蔽材料 92

4.5电磁屏蔽材料 92

4.5.1屏蔽用金属材料 92

4.5.4通风孔屏蔽材料 94

4.5.3薄膜屏蔽材料 94

4.5.5观察窗屏蔽材料 96

4.5.6引线孔的屏蔽材料 96

第5章EMI电源滤波器的防护设计 98

5.1电网的电源干扰 98

5.2开关电源的干扰 98

5.3开关电源的噪声模型 99

5.3.1开关电源的噪声分类 100

5.3.2共模噪声的等效电路 100

5.3.3共模噪声的测试电路 102

5.3.4差模噪声的等效电路 104

5.3.5差模噪声的测试电路 107

5.4共模噪声的预估方法 109

5.5.2 工频宽带噪声引起的差模反馈噪声 110

5.5.1开关谐波噪声引起的差模反馈噪声 110

5.5差模噪声的预估方法 110

5.6 EMI电源滤波器插入损耗的计算方法 111

5.6.1插入损耗的定义 111

5.6.2电源滤波器一般常用的典型电路 112

5.6.3低频共模插入损耗的推导 113

5.6.4低频差模插入损耗I.LDM的推导 114

5.7 EMI滤波器中的滤波电感 116

5.7.1磁性材料的磁特性参数 116

5.7.2磁场中的基本概念和规律 119

5.7.3共模扼流圈 121

5.7.4差模扼流圈 127

5.7.5整流滤波电感 128

5.8 EMI滤波器标准和测量方法 132

5.8.1标准 132

5.8.2插入损耗的测量方法 133

5.9 EMI滤波器的正确选择和使用 138

5.9.1具体电路分析 139

5.9.2额定电流与环境温度 142

5.9.3耐压、泄漏电流与安全 143

5.9.4 正确的安装方法 145

5.10 EMI滤波器的发展趋势 146

5.10.1 目前片式EMI滤波器的发展概况 147

5.10.2目前模块电源的EMI滤波器 148

第6章电子电气设备接地设计 149

6.1基本概念 149

6.1.1接地是电路的组成部分 149

6.1.2接地建立电平 149

6.1.3地线干扰分析 150

6.2克服地线干扰的主要方法 151

6.2.1克服差模干扰的有效方法 151

6.2.2克服共模干扰的主要方法 153

6.2.3地线的天线效应引起的电流 156

6.2.4接地电位差干扰的抑制方法 157

6.2.5安全接地 159

6.3接地系统设计实例 160

6.3.1接地系统设计几项主要要求 160

6.3.2接地线截面积选择 160

6.3.3供电配电箱接地 161

6.3.4复杂电子设备的接地 162

6.3.5供电接地、电子设备接地、避雷 163

6.4.1搭接的类型 163

接地的相互关系 163

6.4搭接 163

6.4.2搭接片的设计 164

6.4.3搭接面的处理 165

6.4.4搭接技术的一般原则 165

6.4.5搭接电阻的要求 165

第7章电子电气设备的布线和接续 166

设计 166

7.1线间串扰分析 166

7.1.1电容耦合产生的干扰 166

7.1.2电感耦合产生的干扰 168

7.1.3减小线间耦合的一种方法 169

7.2屏蔽线的磁屏蔽和电磁屏蔽作用及 171

地回路的形成 171

7.2.1屏蔽层的磁屏蔽 171

7.2.2地回路干扰的形成 173

7.2.3电磁辐射和同轴电缆屏蔽 173

7.3.2双绞线 177

7.3.1屏蔽线 177

7.3电子设备常用线型 177

7.3.3同轴电缆 178

7.4 工程上布线、布缆方法 178

7.5接续设计 180

7.5.1滑动连接装置 180

7.5.2电连接器应用 181

7.5.3转接箱（信号分配器）接续设计 181

第8章多层印制电路板的电磁兼容 183

设计 183

8.1 电子设备电磁兼容性设计 183

8.1.1概述 183

8.1.2电子设备电磁兼容设计思想 184

8.2.1 电磁兼容设计要考虑的带宽和 186

等效电路 186

8.2多层印制电路板设计基础 186

8.2.2印制线条及电路的高频参数计算 189

8.2.3决定多层印制电路板的布线安排 192

8.2.4多层印制电路板的接地设计 195

8.2.5多层板布线的其他方法 196

8.3数字电路的电容设计 198

8.3.1电容的自谐振频率 198

8.3.2电容设计原理 198

8.3.3实际设计问题 199

8.4.1概述 202

8.4时钟电路的电磁兼容设计 202

8.4.2时钟电路设计方法 204

8.4.3时钟电路的电磁兼容设计举例 210

8.4.4时钟电路印制线条的布线方法 212

8.4.5减小时钟电路辐射的方法 214

8.4.6时钟电路引起的串音、保护的线 215

安排 215

8.4.7时钟线条终端方法 217

8.5 I/O电路及背板和连接器的设计 219

8.5.1连接器设计的基本概念 219

8.5.2 I/O电路、背板和连接器设计的 221

一般原理 221

8.5.3印制电路板到背板的连接设计 229

8.5.4插板到插槽的阻抗控制 231

经验方法 232

8.5.5 I/O电路与背板和连接器设计的 232

理论方法 236

8.5.6多层印刷电路板电磁兼容设计的 236

第9章静电、静电测量和静电防护 239

9.1静电的产生 239

9.1.1静电产生的机理 239

9.1.2静电产生方式 240

9.1.3静电的屏蔽性 241

9.1.4电子产品敏感特性 242

9.2静电放电（ESD）试验模型 244

9.2.1人体模型 244

9.2.2带电器件模型 247

9.2.3电场感应模型 249

9.3危害 249

9.3.1引起爆炸和火灾 249

9.3.2给人以电击 250

9.4.1电子元器件静电放电（ESD） 251

敏感度测量 251

9.4测量 251

9.3.4对电子产品的影响 251

9.3.3妨碍生产 251

9.4.2电子设备静电放电（ESD） 253

敏感度试验 253

9.5静电放电（ESD）的防护 254

9.5.1一般措施 254

9.5.2仪器和设备的防静电措施 258

9.5.3防静电保护区 259

9.5.4接地考虑 259

（ESD）防护 260

9.5.5信息技术设备的静电放电 260

第10章电子设备的防雷技术 262

10.1雷电形成的物理过程 262

10.1.1气体导电 262

10.1.2闪电的物理过程 263

10.1.3对雷电活动规律的归纳 267

10.2雷电破坏作用的机理 269

10.2.1雷电流热效应的破坏作用 269

10.2.2雷电流冲击波的破坏作用 269

破坏作用 270

10.2.5雷电反击和引入高电位 270

10.2.3雷电流电动力效应的破坏作用 270

10.2.4雷电的静电感应和电磁感应的 270

10.3雷电电磁脉冲的物理特性 271

10.2.6对人身的雷电灾害 271

10.3.1一般物理特性 271

10.3.2雷电电磁脉冲的频谱分析 273

10.3.3雷电电磁脉冲的传播途径 275

10.4雷电电磁脉冲（LEMP）的防护原理 278

10.4.1接闪 279

10.4.2屏蔽 280

10.4.3均压（等电位） 280

10.4.4接地 281

10.5防雷器件 284

10.5.1火花隙与火花放电管 284

10.5.2氧化锌压敏电阻（无间隙防雷器） 290

10.5.3瞬变抑制二极管等半导体避雷器 294

10.6防雷技术 296

10.6.1关于防雷规范的讨论 297

10.6.2接闪器 299

10.6.3地网 304

10.6.4电源避雷器的选择与安装 306

10.6.5信号避雷器的要求与选择 312

10.6.6综合防雷的示例 314

11.1.1引言 318

第11章电磁兼容测量方法及 318

11.1电磁兼容测量的基本概念 318

测量标准 318

11.1.2电磁辐射的基本概念 319

11.1.3几种电磁兼容测量量纲及换算 321

关系 321

11.2 电磁兼容测量需用的主要仪器和设施 323

11.2.1接收设备 323

11.2.2信号发生器 325

11.2.3功率放大器 328

11.2.4 EMC测量附件 329

11.2.5 EMC测量设施 332

11.3电磁兼容性能预测 337

11.3.1电磁干扰产生的根源 338

11.3.2干扰信号的频谱 341

11.3.3电磁兼容性能预测 344

11.3.4电磁干扰诊断方法举例 346

11.3.5辐射诊断预测注意事项 348

11.4电磁兼容基本测量方法 348

11.4.2电磁辐射敏感度测量系统（RS）（电磁抗扰度） 349

11.4.1 电磁辐射发射测量系统（RE）（电磁骚拢、辐射骚扰） 349

11.4.3传导发射测量系统（CE） 351

（传导骚扰） 351

11.4.4传导敏感度测量系统（CS） 351

11.5 电磁兼容测量仪器和附件的校准 355

11.6电磁兼容测量不确定度分析 364

11.6.1不确定度分析的基本概念 364

11.6.2 EMI测量不确定度分析 366

度分析 368

11.7安全与电磁兼容标准概况 368

11.6.3电磁敏感度（EMS）测量不确定 368

11.7.1电磁兼容标准概况 370

11.7.2安全标准概况 376

第12章 电磁兼容性故障诊断技术 379

12.1概述 379

12.2.1接地可以广泛改善电磁 380

兼容性指标 380

兼容性指标 380

12.2电磁兼容性设计可以改善电磁 380

12.2.2屏蔽对辐射强度的影响 381

12.2.3电源滤波器能有效抑制电源线传导发射干扰，并降低传导敏感度 381

12.2.4提高GJB151A中CS103,CS104, 382

CS105性能的设计措施 382

12.3显性故障的诊断方法 383

12.3.1故障树和排除法 383

12.3.2引起故障的信号探测和追踪 388

12.3.3故障综合法和试探法 390

附录B部分电磁兼容国家标准 392

附录 392

附录A欧盟发布的19条安全指令 392

附录C部分电磁兼容国家军用标准 396

附录D部分安全国家标准 396

附录E信息部部分安全标准 399

制定的IEC61312-1,IEC61312-3和 399

IECSC37A规范中，关于浪涌保护器件 399

要求的部分摘要 399

参考文献 402