电磁兼容工程PDF电子书下载

第1部分 电磁兼容理论 3

第1章 电磁兼容 3

1.1 引言 3

1.2 噪声和干扰 3

1.3 电磁兼容性设计 3

1.4 工程文件和电磁兼容 5

1.5 美国的EMC规则 5

1.5.1 FCC法规 5

1.5.2 FCC第15部分，子部分B 6

1.5.3 发射 8

1.5.4 管理程序 10

1.5.5 敏感度 12

1.5.6 医疗设备 12

1.5.7 电信 13

1.5.8 汽车 13

1.6 加拿大的EMC要求 13

1.7 欧盟的EMC要求 14

1.7.1 发射要求 14

1.7.2 谐波和闪烁 15

1.7.3 抗扰度要求 16

1.7.4 指令和标准 16

1.8 国际协调 18

1.9 军用标准 19

1.10 航空电子技术 20

1.11 监管过程 20

1.12 典型噪声路径 21

1.13 噪声耦合方法 22

1.13.1 传导耦合噪声 22

1.13.2 共阻抗耦合 22

1.13.3 电场和磁场耦合 22

1.14 其他噪声源 23

1.14.1 电池作用 23

1.14.2 电解作用 24

1.14.3 摩擦起电效应 24

1.14.4 导体运动 24

1.15 使用网络理论 24

总结 26

习题 27

参考文献 28

深入阅读 29

第2章 布线 30

2.1 电容耦合 30

2.2 屏蔽对电容耦合的影响 32

2.3 电感耦合 34

2.4 互感的计算 36

2.5 屏蔽对磁耦合的影响 37

2.5.1 屏蔽层与内导体之间的磁耦合 38

2.5.2 磁耦合——裸线对屏蔽导体 40

2.6 屏蔽防止磁场辐射 41

2.7 接收器对磁场的屏蔽 43

2.8 公共阻抗屏蔽耦合 43

2.9 实验数据 44

2.10 选择性屏蔽示例 46

2.11 屏蔽转移阻抗 47

2.12 同轴电缆和双绞线 48

2.13 编织屏蔽层 49

2.14 螺旋屏蔽 50

2.15 屏蔽层端接 52

2.15.1 辫线（猪尾巴线） 52

2.15.2 电缆屏蔽层接地 54

2.16 带状电缆 58

2.17 电长电缆 59

总结 60

习题 60

参考文献 63

深入阅读 63

第3章 接地 65

3.1 交流配电和安全接地 66

3.1.1 进线口 66

3.1.2 分支电路 67

3.1.3 噪声控制 68

3.1.4 大地地 69

3.1.5 单独接地 70

3.1.6 独立派生系统 71

3.1.7 接地神话 72

3.2 信号地 72

3.2.1 单点接地系统 75

3.2.2 多点接地系统 77

3.2.3 共阻抗耦合 77

3.2.4 混合接地 78

3.2.5 底盘接地 79

3.3 设备／系统接地 79

3.3.1 孤立系统 80

3.3.2 集群系统 80

3.3.3 分布式系统 84

3.4 接地环路 85

3.5 共模扼流圈的低频分析 88

3.6 共模扼流圈的高频分析 90

3.7 电路的单一接地参考 91

总结 92

习题 92

参考文献 93

深入阅读 93

第4章 平衡和滤波 94

4.1 平衡 94

4.1.1 共模抑制比 96

4.1.2 电缆平衡 98

4.1.3 系统平衡 98

4.1.4 平衡负载 99

4.2 滤波 103

4.2.1 共模滤波器 103

4.2.2 滤波器中的寄生效应 105

4.3 电源去耦 106

4.3.1 低频模拟电路去耦 109

4.3.2 放大器去耦 111

4.4 驱动电容性负载 111

4.5 系统带宽 113

4.6 调制和编码 113

总结 113

习题 114

参考文献 115

深入阅读 115

第5章 无源器件 116

5.1 电容器 116

5.1.1 电解电容器 117

5.1.2 薄膜电容器 118

5.1.3 云母和陶瓷电容器 118

5.1.4 穿心电容器 119

5.1.5 并联电容器 120

5.2 电感器 121

5.3 变压器 121

5.4 电阻器 123

5.5 导线 124

5.5.1 圆导线的电感 124

5.5.2 矩形截面导线的电感 125

5.5.3 圆导线的电阻 125

5.5.4 矩形截面导线的电阻 126

5.6 传输线 127

5.6.1 特性阻抗 129

5.6.2 传播常数 131

5.6.3 高频损耗 131

5.6.4 C、L和εr的关系 133

5.6.5 最后的思考 133

5.7 铁氧体 134

总结 138

习题 139

参考文献 140

深入阅读 141

第6章 屏蔽 142

6.1 近场和远场 142

6.2 特性阻抗和波阻抗 144

6.3 屏蔽效能 145

6.4 吸收损耗 146

6.5 反射损耗 149

6.5.1 平面波的反射损耗 150

6.5.2 近区场的反射损耗 151

6.5.3 电场的反射损耗 152

6.5.4 磁场的反射损耗 152

6.5.5 反射损耗的通用方程 153

6.5.6 薄屏蔽层内的多重反射 153

6.6 综合吸收损耗和反射损耗 154

6.6.1 平面波 154

6.6.2 电场 154

6.6.3 磁场 155

6.7 屏蔽方程小结 155

6.8 用磁性材料屏蔽 156

6.9 实验数据 158

6.10 孔隙 159

6.10.1 多孔隙 162

6.10.2 接缝 163

6.10.3 转移阻抗 165

6.11 低于截止频率的波导 167

6.12 导电衬垫 168

6.12.1 不同金属的连接 168

6.12.2 导电衬垫的安装 169

6.13 “理想”屏蔽 171

6.14 导电窗口 171

6.14.1 透明导电涂层 172

6.14.2 金属丝网屏 172

6.14.3 窗口的安装 172

6.15 导电涂层 172

6.15.1 导电涂料 173

6.15.2 火焰／电弧喷涂 173

6.15.3 真空金属化涂层 173

6.15.4 化学镀 174

6.15.5 金属箔衬层 174

6.15.6 填充塑料 174

6.16 内部屏蔽 175

6.17 空腔谐振 176

6.18 屏蔽接地 176

总结 177

习题 178

参考文献 178

深入阅读 179

第7章 触点保护 180

7.1 辉光放电 180

7.2 金属蒸气或电弧放电 181

7.3 交流电路与直流电路 182

7.4 触点材料 182

7.5 触点容量 183

7.6 具有高浪涌电流的负载 183

7.7 电感性负载 184

7.8 触点保护基础 185

7.9 电感性负载的暂态抑制 187

7.10 电感负载的触点保护网络 189

7.10.1 C网络 189

7.10.2 R-C网络 189

7.10.3 R-C-D网络 190

7.11 晶体管开关控制的电感性负载 191

7.12 电阻性负载触点保护 191

7.13 触点保护选择指南 192

7.14 举例 192

总结 193

习题 193

参考文献 194

深入阅读 194

第8章 固有噪声源 195

8.1 热噪声 195

8.2 热噪声的特征 197

8.3 等效噪声带宽 199

8.4 散粒噪声 201

8.5 接触噪声 201

8.6 爆米花噪声 202

8.7 噪声电压叠加 202

8.8 随机噪声测量 203

总结 204

习题 204

参考文献 205

深入阅读 205

第9章 有源器件噪声 206

9.1 噪声系数 206

9.2 噪声系数的测量 207

9.2.1 单频法 207

9.2.2 噪声二极管法 208

9.3 计算S/N比值和从噪声系数计算输入噪声电压 209

9.4 噪声电压和电流模型 210

9.5 Vn和In的测量 211

9.6 从Vn-In计算噪声系数和信噪比 212

9.7 最佳源电阻 213

9.8 噪声系数的级联 214

9.9 噪声温度 216

9.10 双极型晶体管噪声 216

9.10.1 晶体管噪声系数 217

9.10.2 晶体管的Vn-In 218

9.11 场效应晶体管噪声 219

9.11.1 FET噪声系数 219

9.11.2 FET噪声的Vn-In表示方法 220

9.12 运算放大器的噪声 220

9.12.1 描述运算放大器噪声的方法 222

9.12.2 运算放大器噪声系数 222

总结 223

习题 224

参考文献 225

深入阅读 225

第10章 数字电路接地 226

10.1 频域和时域 226

10.2 模拟和数字电路 227

10.3 数字逻辑噪声 227

10.4 内部噪声源 227

10.5 数字电路接地噪声 229

10.5.1 使电感最小化 229

10.5.2 互感 230

10.5.3 实用的数字电路接地系统 231

10.5.4 环路面积 233

10.6 接地面电流分布和阻抗 234

10.6.1 参考面电流分布 234

10.6.2 接地面阻抗 238

10.6.3 接地面电压 243

10.6.4 终端效应 244

10.7 数字逻辑电流的流动 246

10.7.1 微带线 247

10.7.2 带状线 248

10.7.3 数字电路电流流动小结 250

总结 250

习题 251

参考文献 252

深入阅读 252

第2部分 电磁兼容应用 255

第11章 数字电路的配电 255

11.1 电源去耦 255

11.2 瞬态电源电流 256

11.2.1 瞬态负载电流 256

11.2.2 动态内部电流 257

11.2.3 瞬态电流的傅里叶频谱 257

11.2.4 总瞬态电流 258

11.3 去耦电容 259

11.4 有效的去耦策略 261

11.4.1 多个去耦电容 262

11.4.2 相同值的多个电容 262

11.4.3 两种不同值的多个电容 264

11.4.4 许多不同值的多个电容 265

11.4.5 目标阻抗 266

11.4.6 嵌入式PCB电容 268

11.4.7 电源隔离 271

11.5 去耦对辐射发射的影响 272

11.6 去耦电容的型号和大小 273

11.7 去耦电容的布设和安装 274

11.8 大容量去耦电容 275

11.9 电源输入滤波器 276

总结 276

习题 276

参考文献 277

深入阅读 278

第12章 数字电路辐射 279

12.1 差模辐射 280

12.1.1 环面积 281

12.1.2 环电流 281

12.1.3 傅里叶级数 281

12.1.4 辐射发射包络 283

12.2 控制差模辐射 284

12.2.1 电路板的布设 284

12.2.2 抵消环路 285

12.2.3 抖动时钟 286

12.3 共模辐射 287

12.4 控制共模辐射 289

12.4.1 共模电压 290

12.4.2 电缆滤波和屏蔽 290

12.4.3 分离的I/O地 292

12.4.4 共模辐射问题的处理 294

总结 294

习题 295

参考文献 295

深入阅读 296

第13章 传导发射 297

13.1 电源线阻抗 297

13.2 开关电源 299

13.2.1 共模发射 300

13.2.2 差模发射 302

13.2.3 DC-DC变换器 306

13.2.4 整流二极管噪声 306

13.3 电源线滤波器 307

13.3.1 共模滤波 308

13.3.2 差模滤波 308

13.3.3 泄露电感 309

13.3.4 滤波器的安装 311

13.3.5 具有集成电源线滤波器的电源 312

13.3.6 高频噪声 313

13.4 初级到次级的共模耦合 314

13.5 频率抖动 315

13.6 电源的不稳定性 315

13.7 磁场发射 316

13.8 变速电机驱动器 318

13.9 谐波抑制 322

13.9.1 感性输入滤波器 322

13.9.2 有源功率因数校正 322

13.9.3 交流线路电抗器 323

总结 324

习题 325

参考文献 325

深入阅读 326

第14章 射频和瞬态抗扰度 327

14.1 性能标准 327

14.2 射频抗扰度 327

14.2.1 射频环境 328

14.2.2 音频检波 329

14.2.3 RFI缓解技术 329

14.3 瞬态抗扰度 334

14.3.1 静电放电 335

14.3.2 电快速瞬变 335

14.3.3 雷电浪涌 335

14.3.4 瞬态抑制网络 336

14.3.5 信号线抑制 337

14.3.6 高速信号线的保护 339

14.3.7 电源线瞬态抑制 340

14.3.8 混合保护网络 343

14.4 电源线骚扰 344

小结 346

习题 347

参考文献 348

深入阅读 349

第15章 静电放电 350

15.1 静电的产生 350

15.1.1 感应起电 352

15.1.2 能量存储 353

15.2 人体模型 354

15.3 静电泄漏 355

15.4 设备设计中的静电放电防护 357

15.5 防止静电放电进入 358

15.5.1 金属机壳 359

15.5.2 输入／输出电缆的处理 361

15.5.3 绝缘机壳 364

15.5.4 键盘和控制面板 366

15.6 加固敏感电路 367

15.7 静电放电接地 367

15.8 不接地的产品 368

15.9 场致骚扰 369

15.9.1 电感耦合 369

15.9.2 电容耦合 369

15.10 瞬态加固软件设计 370

15.10.1 在程序流程中检测错误 370

15.10.2 在输入输出接口处检测错误 371

15.10.3 在存储器中检测错误 372

15.11 时间窗口 373

总结 374

习题 375

参考文献 376

深入阅读 376

第16章 PCB布线和叠层 377

16.1 PCB布线的一般考虑 377

16.1.1 分区 377

16.1.2 保留区 378

16.1.3 关键信号 378

16.1.4 系统时钟 378

16.2 PCB与机壳地的连接 379

16.3 返回路径不连续 380

16.3.1 接地／电源平面上的槽 380

16.3.2 有缝隙的接地（电源）平面 381

16.3.3 改变参考面 383

16.3.4 参考同一平面的顶面和底面 384

16.3.5 连接器 385

16.3.6 接地填充 385

16.4 PCB叠层 386

16.4.1 单层和双层板 386

16.4.2 多层板 387

16.4.3 一般PCB的设计步骤 398

总结 400

习题 401

参考文献 402

深入阅读 402

第17章 混合信号PCB布线 403

17.1 分割接地平面 403

17.2 微带接地平面电流分布 404

17.3 模拟和数字接地插脚 406

17.4 什么时候应该使用分割的接地平面 408

17.5 混合信号IC 409

17.6 高分辨率的A/D和D/A转换器 410

17.6.1 带状线 412

17.6.2 非对称带状线 412

17.6.3 隔离的模拟和数字接地平面 413

17.7 A/D和D/A转换器的支持电路 414

17.7.1 采样时钟 414

17.7.2 混合信号支持电路 415

17.8 垂直隔离 416

17.9 混合信号的配电 417

17.9.1 配电 417

17.9.2 去耦 418

17.10 IPC问题 419

总结 420

习题 420

参考文献 421

深入阅读 421

第18章 EMC预测量 422

18.1 试验环境 422

18.2 天线与探头 423

18.3 电缆中的共模电流 423

18.3.1 测量程序 424

18.3.2 注意事项 425

18.4 近场测量 425

18.4.1 测量程序 426

18.4.2 注意事项 426

18.4.3 机箱上的缝隙和孔洞 427

18.5 噪声电压测量 427

18.5.1 平衡差分探头 428

18.5.2 DC～1GHz探头 429

18.5.3 注意事项 429

18.6 传导发射测量 429

18.6.1 测量程序 430

18.6.2 注意事项 431

18.6.3 分离共模噪声和差模噪声 431

18.7 频谱分析仪 434

18.7.1 检波器的功能 435

18.7.2 常规测量程序 435

18.8 EMC应急车 436

18.9 1m法辐射发射测量 437

18.9.1 测量环境 437

18.9.2 1m法测量限值 438

18.9.3 用于1m法测量的天线 439

18.10 预抗扰度测量 440

18.10.1 辐射抗扰度 440

18.10.2 传导抗扰度 442

18.10.3 瞬变抗扰度 443

18.11 电能质量预测试 444

18.11.1 谐波 444

18.11.2 闪烁 445

18.12 裕量 446

18.12.1 辐射发射裕量 446

18.12.2 静电放电裕量 447

总结 447

习题 448

参考文献 449

深入阅读 449

附录A 分贝 450

A.1 对数的性质 450

A.2 分贝在功率测量以外的应用 451

A.3 功率损耗或负的功率增益 452

A.4 绝对功率电平 452

A.5 以分贝表示的功率求和 453

附录B 使产品产生最大发射的十个最好方法 455

附录C 薄屏蔽层中磁场的多重反射 457

附录D 偶极子入门 459

D.1 基础偶极子入门 459

D.2 中级偶极子入门 461

D.3 高级偶极子入门 463

D.3.1 偶极子的阻抗 463

D.3.2 偶极子谐振 464

D.3.3 接收偶极子 465

D.3.4 镜像理论 466

D.3.5 偶极子阵列 467

D.3.6 甚高频偶极子 467

总结 468

深入阅读 468

附录E 部分电感 469

E.1 电感 469

E.2 回路电感 470

E.3 部分电感 472

E.3.1 部分自电感 472

E.3.2 部分互电感 473

E.3.3 净余部分电感 474

E.3.4 部分电感的应用 474

E.3.5 传输线的例子 476

E.4 接地面电感测量试验设置 477

E.5 电感的符号 481

总结 481

参考文献 482

深入阅读 482

附录F 习题解答 483

附录G 一些单位符号 506

索引 507