第一篇 电子产品的电磁兼容设计 1
第1章 电磁兼容基础知识 1
1.1什么叫电磁兼容 1
1.1.1电磁兼容的定义 1
1.1.2电磁兼容的研究领域 2
1.2实施电磁兼容规范的目的 2
1.2.1电磁干扰及其危害 2
1.2.2国内外电磁兼容技术法规 3
1.3电磁兼容起源及其发展 3
1.4世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况 5
1.4.1欧盟 5
1.4.2美国 6
1.4.3日本 6
1.4.4新西兰与澳大利亚 6
1.4.5中国台湾地区 7
1.5国内电磁兼容的发展与3C认证的电磁兼容要求 7
1.6电磁兼容基本名词常用单位术语 9
1.6.1基本名词术语 9
1.6.2电磁兼容测试中常用单位 11
1.7电磁兼容标准构成及其相应要求 13
1.7.1国际标准—IEC/CISPR标准 13
1.7.2欧盟标准—EN标准 13
1.7.3美国FCC法规 14
1.7.4中国国家标准—GB、GB/T及GB/Z标准 14
1.7.5标准类别 14
1.7.6电磁兼容标准要求的主要检测项目 15
1.8电磁兼容测试设备和场地 16
1.8.1测量接收机 16
1.8.2人工电源网络（AMN） 18
1.8.3电流探头 19
1.8.4电压探头 20
1.8.5天线 21
1.8.6电磁屏蔽室 22
1.8.7电波暗室 24
1.9电磁骚扰检测原理及方法 25
1.9.1骚扰限值的含义 25
1.9.2被测样品（EUT）工作状态的选择 26
1.9.3 EUT的配置 26
1.9.4传导骚扰电压测试 27
1.9.5骚扰功率测量 29
1.9.6辐射骚扰场强测量 30
1.10电磁抗扰度测量的基本原理和方法 32
1.10.1性能降低客观评价方法 32
1.10.2性能降低主观评价方法 33
1.10.3限值测量法 33
1.10.4抗扰性能降低分类及试验结果判别 34
1.11本章小结 34
第2章 电磁兼容设计概述 35
2.1电磁兼容设计方法 35
2.2电磁兼容设计的费效比 36
2.3电磁干扰形成的三要素 36
2.3.1电磁骚扰源 36
2.3.2电磁骚扰的耦合途径 37
2.3.3电磁骚扰敏感设备 37
2.3.4端口 37
2.4电磁骚扰源的特性 38
2.4.1电磁骚扰（EMI）定义 38
2.4.2电磁骚扰源分类 38
2.4.3电磁噪声的频谱 38
2.4.4电磁骚扰的幅度（电平） 39
2.4.5电磁骚扰的波形 39
2.4.6电磁骚扰的出现率 39
2.5电磁骚扰传播特性 40
2.5.1电磁骚扰传播途径 40
2.5.2公共阻抗耦合 40
2.5.3电源耦合 42
2.5.4辐射耦合 42
2.6电磁兼容设计要点 44
2.6.1抑制电磁骚扰源 44
2.6.2抑制干扰耦合 45
2.6.3提高敏感设备的抗扰能力 45
2.6.4一般原则 45
2.7本章小结 47
第3章 元器件的选择 48
3.1无源器件的选用 48
3.1.1电阻的选用 49
3.1.2电容的选用 49
3.1.3二极管的选用 53
3.2模拟与逻辑有源元器件的选用 54
3.2.1模拟器件的选择 55
3.2.2逻辑器件的选择 55
3.2.3 IC插座的选择 56
3.2.4散热片的处理 56
3.3磁性元器件的选用 56
3.3.1共模扼流圈 57
3.3.2铁氧体磁珠和铁氧体磁环、磁夹 59
3.3.3其他磁性元器件 62
3.4开关元器件的选用 62
3.5连接器件的选用 63
3.6元器件选择一般规则 64
3.7本章小结 64
第4章 电路的选择和设计 65
4.1单元电路设计 65
4.1.1放大电路设计 65
4.1.2 RAM电路设计 65
4.1.3 A/D、D/A电路设计 65
4.1.4电源电路设计 66
4.1.5集成电路的线路设计 66
4.1.6一般屏蔽盒设计 66
4.1.7时钟扩展频谱技术 67
4.2模拟电路设计 68
4.3逻辑电路设计 68
4.4微控制器电路设计 69
4.4.1 I/O口引脚 70
4.4.2 IRQ口引脚 70
4.4.3复位引脚 70
4.5电子线路设计的一般规则 71
4.5.1电源电路设计规则 71
4.5.2控制单元电路设计规则 72
4.5.3放大器电路设计规则 72
4.5.4数字电路设计规则 72
4.5.5其他设计规则 73
4.6本章小结 74
第5章 印制电路板的设计 75
5.1 PCB布局 75
5.1.1电路板板层的规划原则 75
5.1.2元器件布局原则 76
5.1.3电路的功能模块布局原则 77
5.2 PCB的叠层设计 79
5.2.1单面印制电路板的设计 80
5.2.2双面印制电路板的设计 81
5.2.3单面印制电路板和双面印制电路板几种地线的分析 81
5.2.4多层印制电路板的布线设计 84
5.3磁通量最小化、镜像平面 85
5.3.1磁通量最小化 85
5.3.2镜像平面 86
5.4 PCB布线 86
5.4.1印制电路板与元器件的高频特性 87
5.4.2功能分割 88
5.4.3基准面的射频电流 89
5.4.4布线分离 89
5.4.5电源线、地线设计 89
5.4.6抑制反射干扰 90
5.4.7保护与分流线路 90
5.4.8局部电源和IC间的去耦 90
5.4.9布线技术 91
5.4.10布线策略 92
5.5 PCB的地线设计 95
5.6模拟—数字混合线路板的设计 97
5.7高速电路设计 98
5.7.1高速信号的确定 98
5.7.2边沿速率问题 99
5.7.3传输线效应 99
5.7.4传输线效应的解决方法 101
5.8印制电路板终端匹配方法 102
5.8.1串联终端 103
5.8.2并联终端 103
5.8.3戴维南终端 104
5.8.4 RC网络终端 105
5.8.5二极管网络终端 105
5.9印制电路板设计的一般规则 106
5.9.1 PCB布局 106
5.9.2 PCB布线 106
5.9.3 PCB设计时的电路措施 107
5.10本章小结 109
第6章 接地和搭接设计 110
6.1接地的基本概念 110
6.1.1对接地平面的要求 110
6.1.2地线的阻抗 110
6.1.3接地的目的 111
6.1.4安全接地 111
6.1.5电磁兼容接地 111
6.2接地的基本方法 112
6.2.1浮地 112
6.2.2单点接地 112
6.2.3多点接地 113
6.2.4混合接地 114
6.2.5大系统接地 114
6.3信号接地方式及其比较 115
6.3.1共用地线串联单点接地 115
6.3.2独立地线并联单点接地 115
6.3.3独立地线并联多点接地 115
6.3.4电路系统的分组接地 116
6.3.5混合接地 116
6.3.6对接地系统的评价 117
6.4接地点的选择 117
6.5地线环路干扰及其抑制 118
6.6公共阻抗干扰及其抑制 121
6.6.1公共阻抗耦合的形成 121
6.6.2消除公共阻抗耦合 121
6.7设备接大地 122
6.7.1设备接大地的目的 122
6.7.2接大地的方法与接地电阻 122
6.8搭接 122
6.8.1搭接电阻的要求 123
6.8.2搭接的类 123
6.8.3搭接面的处理 123
6.9搭接及接地设计的一般规则 124
6.9.1搭接设计的一般规则 124
6.9.2接地设计的一般规则 124
6.10本章小结 125
第7章 屏蔽技术应用 127
7.1屏蔽的基本概念 127
7.2屏蔽效能的设计 127
7.2.1屏蔽效能的确定 128
7.2.2屏蔽效能的预测 128
7.2.3金属屏蔽的屏蔽效能 128
7.3屏蔽原理 129
7.3.1电场屏蔽 129
7.3.2磁场屏蔽 130
7.3.3电磁场屏蔽 131
7.3.4多层屏蔽 132
7.3.5屏蔽体的孔缝对屏蔽效能的影响 132
7.4屏蔽机箱的设计 133
7.5设备孔、缝的屏蔽设计 134
7.5.1设计难点 136
7.5.2衬垫及附件装配 137
7.5.3穿透和开口 138
7.5.4结论 140
7.6电磁屏蔽材料的选用 140
7.6.1电磁密封衬垫 140
7.6.2常用的电磁密封衬垫类型 142
7.6.3导电化合物 142
7.6.4截止波导通风板 142
7.6.5导电玻璃和导电膜片 144
7.6.6导电镀膜 144
7.6.7金属丝网与穿孔金属板 145
7.7屏蔽设计的一般规则 145
7.7.1屏蔽 146
7.7.2结构材料 146
7.7.3缝隙 146
7.8本章小结 147
第8章 滤波技术应用 148
8.1滤波器的分类 148
8.1.1滤波器的分类方式 150
8.1.2信号线滤波器 151
8.1.3电源线滤波器 151
8.1.4印制电路板滤波器 152
8.2滤波器的主要参数 153
8.2.1滤波器的主要技术指标 153
8.2.2滤波器的衰减特性 154
8.3滤波电路的设计 155
8.4滤波器的选择 158
8.5滤波器的安装 158
8.6滤波器的使用场合 160
8.8本章小结 160
第9章 产品或设备内部布置 161
9.1产品或设备内部布局 161
9.2产品或设备内部布线 163
9.3本章小结 165
第10章 导线的分类和敷设 166
10.1屏蔽电缆的分类 166
10.1.1常用的电缆 166
10.1.2电缆连接线的屏蔽效果比较 169
10.2导线和电缆的布线设计 173
10.2.1电缆布线原则 173
10.2.2电缆上干扰的处理 174
10.2.3贯穿导体的处理 174
10.2.4其他处理方法 176
10.3电缆的连接 176
10.4导线分类及成束 177
10.5电缆连接的设计原则 177
10.6本章小结 178
第11章 产品电磁兼容设计举例 179
11.1开关电源的电磁兼容设计 179
11.1.1开关电源的工作原理及电磁骚扰的来源 179
11.1.2开关电源电磁骚扰的抑制措施 182
11.2时钟电路的设计 185
11.2.1通过信号过滤降低电磁干扰 185
11.2.2通过控制上升/下降时间抑制电磁干扰 186
11.2.3通过使用扩频时钟（SSC）减少电磁干扰 186
11.2.4扩展频谱法实际应用 189
11.2.5减少时钟脉冲干扰的其他措施 191
11.3 USB2.0的EMI和ESD设计 192
11.3.1电磁兼容设计 192
11.3.2 ESD防护设计 193
11.3.3 PCB布线设计 193
11.4本章小结 194
第二篇 电磁兼容整改措施及对策 195
第12章 电磁兼容整改和对策概述 195
12.1什么时候需要电磁兼容整改及对策 195
12.2常见的电磁兼容整改措施 195
12.3电子、电气产品内的主要电磁骚扰源 196
12.4骚扰源定位 197
12.5本章小结 197
第13章 传导发射超标问题对策 198
13.1传导骚扰形成机理 198
13.2各类传导骚扰的特点及抑制对策 198
13.2.1电源输入端骚扰电压 199
13.2.2电源输入端断续骚扰 201
13.2.3电源输出端、信号端、控制端传导骚扰测量 202
13.3本章小结 204
第14章 辐射骚扰场强和骚扰功率超标问题对策 205
14.1辐射骚扰形成机理 205
14.2辐射骚扰的特点及抑制对策 205
14.2.1辐射骚扰场强测试超标时问题部位的确定 206
14.2.2辐射骚扰场强超标的原因分析 208
14.2.3通过辐射骚扰场强测试的措施 209
14.3骚扰功率的特点及抑制对策 213
14.3.1形成骚扰功率泄漏的骚扰源分析 213
14.3.2骚扰功率测试超标的原因分析 213
14.3.3通过骚扰功率测试应采取的措施 214
14.4本章小结 214
第15章 谐波电流和电压闪烁超标问题对策 215
15.1谐波电流测量标准介绍 215
15.1.1标准的适用范围 216
15.1.2设备的分类 216
15.1.3谐波电流限值 216
15.1.4谐波电流测量仪器 218
15.1.5试验条件 218
15.2谐波电流发射的基本对策 218
15.2.1主动式功率因数校正 218
15.2.2被动式功率因数校正 218
15.2.3其他解决措施 219
15.3谐波电流测试超标解决方案 219
15.3.1电感储能电流泵式解决方案 219
15.3.2低频谐波电流抑制滤波解决方案 219
15.3.3主动式PFC解决方案 220
15.3.4谐波问题的其他对策 221
15.4电压闪烁的产生及其危害 222
15.5电压闪烁测量标准介绍 222
15.6电压波动和闪烁的问题对策 224
15.6.1静止无功补偿器（SVR） 224
15.6.2无源滤波装置 225
15.6.3有源滤波器（APF） 226
15.6.4动态电压恢复器（DVR） 226
15.7本章小结 227
第16章 静电放电抗扰度测试问题对策 228
16.1静电放电形成的机理及其对电子产品的危害 228
16.2电子产品的静电放电测试及相关要求 230
16.3电子产品的静电放电对策及设计要点 233
16.3.1结构设计 234
16.3.2外壳设计 234
16.3.3接地设计 235
16.3.4电缆设计 235
16.3.5键盘和面板 237
16.3.6电路设计 238
16.3.7印制电路板设计 239
16.3.8软件 242
16.3.9操作者及其环境 242
16.3.10 USB端口的静电放电（ESD）防护 243
16.4本章小结 243
第17章 辐射抗扰度测试问题对策 245
17.1射频辐射干扰形成机理分析 245
17.2射频连续波辐射抗扰度（RS）测试及相关要求 246
17.2.1试验波形和试验设备 246
17.2.2试验等级及其选择 247
17.2.3试验布置及实施 247
17.3射频辐射抗扰度试验失败原因分析 248
17.3.1射频干扰（RFI）传输途径 248
17.3.2 RFI对EUT的影响表现形式 249
17.3.3 RFI频率与传输途径的关系 249
17.3.4 EUT测试失败原因的判断和定位 250
17.4电子产品通过射频辐射抗扰度试验的对策 251
17.4.1隔离EUT连接电缆的RFI感应 251
17.4.2加强EUT外壳的屏蔽 252
17.4.3提高EUT内部电路的抗扰性 254
17.5本章小结 255
第18章 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试问题对策 256
18.1快速瞬变脉冲群干扰机理 256
18.2电快速瞬变脉冲群测试及相关要求 256
18.2.1适用对象及试验目的 256
18.2.2试验发生器和试验波形 257
18.2.3试验等级及其选择 257
18.2.4试验布置 257
18.2.5试验方法及实施 258
18.3电快速瞬变脉冲群试验失败原因分析 259
18.3.1从干扰施加方式分析 259
18.3.2从干扰传输方式分析 259
18.3.3根据EFT干扰造成设备失效的机理分析 259
18.3.4从EFT耦合单元参数分析 259
18.3.5从EFT干扰的幅度分析 260
18.3.6从EFT干扰传输途径分析 260
18.4电子产品通过电快速瞬变脉冲试验测试的对策 261
18.4.1抑制EFT干扰的一般对策 261
18.4.2 EFT干扰传输环路 261
18.4.3针对电源线试验应采取的措施 262
18.4.4针对信号线试验应采取的措施 263
18.4.5其他端口的防护措施 265
18.4.6其他EFT干扰抑制措施 265
18.5本章小结 265
第19章 浪涌（冲击）抗扰度测试问题对策 266
19.1电子产品的浪涌（冲击）损坏机理 266
19.1.1浪涌（冲击）的机理 266
19.1.2电子产品的浪涌（冲击）损坏机理 267
19.2电子产品的浪涌（冲击）抗扰度标准及测试 268
19.2.1常用的防雷标准及其适用范围 268
19.2.2 GB/T17626.5标准测试要求 268
19.2.3 YD/T993标准测试要求简述 270
19.2.4 GB3482和GB3483标准测试要求简述 271
19.2.5其他电磁兼容标准的浪涌抗扰度要求 272
19.3常见的浪涌抑制器件特点及应用 272
19.3.1金属氧化物压敏电阻（MOV） 273
19.3.2硅瞬变电压吸收二极管（TVS） 274
19.3.3气体放电管（GDT） 274
19.3.4其他浪涌吸收器件 275
19.3.5气体放电管和压敏电阻的串联使用 275
19.3.6浪涌抑制器件的正确运用 276
19.4电子产品浪涌防护设计 279
19.4.1电源端口的浪涌抑制 280
19.4.2通信端口的浪涌抑制 281
19.4.3天线端口的浪涌抑制 281
19.4.4其他信号/控制端口的浪涌抑制 282
19.4.5地线反弹的抑制 282
19.5本章小结 283
第20章 传导抗扰度测试问题对策 284
20.1射频传导骚扰形成机理 284
20.2射频场感应的传导骚扰抗扰度（CS）测试及相关要求 284
20.2.1试验波形和试验设备 285
20.2.2试验等级及其选择 285
20.2.3试验布置及实施 285
20.3传导抗扰度试验失败原因分析 286
20.3.1射频干扰（RFI）传输途径 286
20.3.2 RFI对EUT的影响表现形式 287
20.3.3 RFI频率与传输途径的关系 287
20.3.4测试失败原因的判断和问题定位 287
20.4电子产品通过传导抗扰度试验的对策 289
20.4.1对被测电缆的处理 289
20.4.2接口滤波 290
20.4.3 EUT外壳的屏蔽 290
20.4.4提高EUT内部电路的抗扰性 291
20.5本章小结 292
第21章 工频（低频）场电磁干扰、抗扰及防护 293
21.1工频电磁辐射的危害 293
21.2用电设备与工频（低频）场电磁干扰 293
21.3用电设备的低频电磁发射要求 293
21.3.1测量标准及要求 293
21.3.2测试范围 294
21.3.3测量方法 294
21.4用电设备的低频电磁发射的对策 294
21.5用电设备的工频抗扰度要求 295
21.5.1工频磁场干扰机理 295
21.5.2基础测量标准及要求 295
21.5.3其他测量标准及要求 296
21.6用电设备的工频磁场抗扰对策 297
21.7本章小结 298
第22章 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度测试的对策 299
22.1电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度测试及相关要求 299
22.1.1电压跌落、短时中断和电压变化的产生 299
22.1.2试验仪器 300
22.1.3试验方法 301
22.2针对电压跌落试验的电源过电压、欠电压保护 301
22.2.1直流电源的欠电压保护 302
22.2.2直流电源的过压保护技术 302
22.2.3交流掉电保护 302
22.3本章小结 303
第23章 电磁兼容整改的可行性和有效性 304
23.1整改乱象 304
23.2原因分析及相应对策 305
23.2.1 EMC整改措施的可行性 305
23.2.2 EMC整改措施的有效性 308
23.3本章小结 309
第三篇 电磁兼容整改案例分析 310
第24章 传导骚扰发射类案例分析 310
24.1某高频无极灯的电源端子骚扰电压整改案例 310
24.2某LED舞台灯的电源端子骚扰电压整改案例 313
24.3某超声波清洗机的电源端子骚扰电压整改案例 314
24.4某开关电源的电源端子骚扰电压整改案例 316
24.5电视机滤波电路位置不当造成电源端子骚扰电压超标的整改案例 317
24.6触摸屏滤波器安装不当造成电源端子骚扰超标的整改案例 318
24.7某型号LED显示屏的传导骚扰整改案例 319
24.8两台机柜之间产生的电磁骚扰整改案例 319
24.9某紧凑型荧光灯的谐波电流整改案例 321
24.10 PCB地线干扰及抑制对策 322
24.10.1地环路干扰 323
24.10.2地环路电磁耦合干扰 323
24.10.3公共阻抗干扰 323
24.11工作在100～500kHz的控制组件地线骚扰整改案例 324
24.12本章小结 325
第25章 辐射骚扰发射类案例分析 326
25.1 LED舞台灯的辐射骚扰场强整改案例 326
25.2交互式数字平台的辐射骚扰场强整改案例 329
25.3利用扩频调制技术进行辐射骚扰场强整改的案例 334
25.4计算机信号线走线方向不合理造成辐射骚扰超标的整改案例 337
25.5计算机互连电缆引起的辐射骚扰超标整改案例 337
25.6某型号LED显示屏的辐射骚扰场强整改案例 338
25.7某便携式DVD产品的骚扰功率整改案例 339
25.8本章小结 341
第26章 电磁抗扰度类案例分析 342
26.1某牙科治疗仪的静电放电整改案例 342
26.2手写板的静电放电整改案例 343
26.3控制柜的静电放电整改案例 344
26.4手持式设备的静电放电整改案例 345
26.5电路板复位信号线的静电放电整改案例 345
26.6某大型绣花机的电快速瞬变脉冲群整改案例 346
26.7房间电加热器的浪涌（冲击）抗扰度整改案例 347
26.8本章小结 350
附录A 电磁兼容的测试设备和试验场地介绍 351
A.1 EMI测量接收机 351
A.2人工电源网络 351
A.3电流探头 352
A.4电压探头 352
A.5天线 352
A.6电磁屏蔽室 352
A.7电波暗室 353
A.8开阔场 353
附录B EMC故障预测和诊断的简易方法 354
B.1没有频谱分析仪（或EMI测试接收机）时 354
B.2拥有一台频谱分析仪（或EMI测试接收机）时 354
附录C EMC设计如何融入到产品开发的各环节 358
附录D 电磁干扰（EMI）问题的诊断步骤 361
D.1前言 361
D.2正确的诊断 361
D.3 EMI初步诊断步骤 361
参考文献 364