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第一篇 电子产品的电磁兼容设计3

第1章 电磁兼容基础知识3

1.1 电磁兼容的定义和研究领域3

1.1.1 电磁兼容的定义3

1.1.2 电磁兼容的研究领域4

1.2 实施电磁兼容规范的目的5

1.2.1 电磁干扰及其危害5

1.2.2 国内外电磁兼容技术法规5

1.3 电磁兼容起源及发展6

1.4 世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况8

1.5 国内电磁兼容的发展与3C认证的电磁兼容要求10

1.6 电磁兼容基本名词术语和常用单位13

1.6.1 基本名词术语13

1.6.2 电磁兼容测试中常用单位16

1.7 电磁兼容标准构成及相应要求18

1.7.1 国际标准——IEC/CISPR标准19

1.7.2 欧盟标准——EN标准19

1.7.3 美国FCC法规19

1.7.4 中国国家标准——GB、GB/T及GB/Z标准19

1.7.5 标准类别20

1.7.6 电磁兼容标准要求的主要检测项目21

1.8 电磁兼容测试设备和场地22

1.8.1 测量接收机22

1.8.2 人工电源网络（AMN）25

1.8.3 电流探头26

1.8.4 电压探头27

1.8.5 天线28

1.8.6 电磁屏蔽室30

1.8.7 电波暗室32

1.9 电磁骚扰检测原理及方法34

1.9.1 骚扰限值的含义34

1.9.2 被测样品（EUT）工作状态的选择34

1.9.3 EUT的配置35

1.9.4 传导骚扰电压测量36

1.9.5 骚扰功率测量39

1.9.6 辐射骚扰场强测量40

1.10 电磁抗扰度测量的基本原理和方法42

1.10.1 性能降低客观评价方法43

1.10.2 性能降低主观评价方法44

1.10.3 限值测量法44

1.10.4 抗扰性能降低分类及试验结果判别45

1.11 本章小结46

第2章 EMC设计概述47

2.1 EMC设计方法47

2.2 EMC设计的费效比48

2.3 电磁干扰形成的三要素49

2.3.1 电磁骚扰源49

2.3.2 电磁骚扰的耦合途径49

2.3.3 电磁骚扰敏感设备50

2.3.4 端口50

2.4 电磁骚扰源的特性51

2.4.1 电磁骚扰（EMI）的定义51

2.4.2 电磁骚扰源的分类51

2.4.3 电磁骚扰的频谱51

2.4.4 电磁骚扰的幅度（电平）52

2.4.5 电磁骚扰的波形52

2.4.6 电磁骚扰的出现率53

2.5 电磁骚扰传播特性54

2.5.1 电磁骚扰传播途径54

2.5.2 公共阻抗耦合54

2.5.3 电源耦合56

2.5.4 辐射耦合57

2.6 EMC设计要点59

2.6.1 抑制电磁骚扰源60

2.6.2 抑制干扰耦合60

2.6.3 提高敏感设备的抗扰能力60

2.6.4 一般原则61

2.7 本章小结63

第3章 元器件的选择64

3.1 无源器件的选择64

3.1.1 电阻的选择65

3.1.2 电容的选择65

3.1.3 二极管的选择71

3.2 模拟与逻辑有源器件的选择73

3.2.1 模拟器件的选择73

3.2.2 逻辑器件的选择73

3.2.3 IC插座的选择74

3.2.4 散热片的处理75

3.3 磁性元器件的选择75

3.3.1 共模扼流圈的选择77

3.3.2 铁氧体磁珠和铁氧体磁环、磁夹的选择80

3.3.3 其他磁性元器件的选择82

3.4 开关元器件的选择83

3.5 连接器的选择84

3.6 元器件选择的一般规则85

3.7 本章小结86

第4章 电路的选择和设计87

4.1 单元电路设计87

4.1.1 放大电路设计87

4.1.2 RAM电路设计87

4.1.3 A/D、D/A电路设计88

4.1.4 电源电路设计88

4.1.5 集成电路的线路设计88

4.1.6 一般屏蔽盒设计89

4.1.7 时钟电路设计及频谱扩展技术90

4.2 模拟电路设计91

4.3 逻辑电路设计93

4.4 微控制器电路设计94

4.4.1 I/O引脚94

4.4.2 IRQ引脚95

4.4.3 复位引脚95

4.5 电子线路设计的一般规则96

4.5.1 电源电路设计规则96

4.5.2 控制单元电路设计规则97

4.5.3 放大器电路设计规则97

4.5.4 数字电路设计规则98

4.5.5 其他设计规则99

4.6 本章小结100

第5章 印制电路板（PCB）的设计101

5.1 PCB布局101

5.1.1 电路板板层的规划原则102

5.1.2 元器件布局原则102

5.1.3 电路的功能模块布局原则104

5.2 PCB的叠层设计107

5.2.1 单面PCB的设计107

5.2.2 双面PCB的设计108

5.2.3 多层PCB的布线设计108

5.3 PCB设计的一般考虑因素108

5.3.1 电路板走线的阻抗108

5.3.2 PCB布线109

5.3.3 PCB设计的带宽110

5.3.4 PCB的EMC设计电路110

5.3.5 PCB的旁路电容与去耦电容的设计110

5.3.6 时钟电路的PCB走线设计111

5.4 磁通量最小化、镜像平面111

5.4.1 磁通量最小化111

5.4.2 镜像平面113

5.5 PCB布线114

5.5.1 PCB与元器件的高频特性115

5.5.2 功能分割116

5.5.3 电源线、地线设计117

5.5.4 布线分离、分流线路和保护线路118

5.5.5 局部电源和IC间的去耦118

5.5.6 布线技术119

5.5.7 布线策略122

5.6 PCB的地线设计125

5.6.1 PCB接地的一般要求125

5.6.2 PCB几种地线布线的分析128

5.7 模拟—数字混合线路板的设计131

5.8 高速电路设计133

5.8.1 高速信号的确定133

5.8.2 边沿速率问题134

5.8.3 传输线效应134

5.8.4 传输线效应的解决方法136

5.9 PCB终端匹配方法138

5.9.1 串联终端139

5.9.2 并联终端140

5.9.3 戴维南终端140

5.9.4 RC网络终端141

5.9.5 二极管网络终端142

5.10 印制电路设计的一般规则143

5.10.1 PCB布局143

5.10.2 PCB布线143

5.10.3 PCB设计时的电路措施144

5.11 本章小结147

第6章 接地和搭接设计148

6.1 接地的基本概念148

6.1.1 对接地平面的要求148

6.1.2 地线的阻抗148

6.1.3 接地的目的149

6.1.4 安全接地149

6.1.5 EMC接地150

6.2 接地的基本方法150

6.2.1 浮地151

6.2.2 单点接地151

6.2.3 多点接地152

6.2.4 混合接地153

6.2.5 大系统接地154

6.3 信号接地方式及其比较154

6.3.1 共用地线串联单点接地155

6.3.2 独立地线并联单点接地155

6.3.3 独立地线并联多点接地155

6.3.4 电路系统的分组接地156

6.3.5 混合接地157

6.3.6 对接地系统的评价157

6.4 接地点的选择158

6.5 地线环路干扰及其抑制158

6.6 公共阻抗干扰及其抑制162

6.6.1 公共阻抗耦合的形成162

6.6.2 消除公共阻抗耦合163

6.7 设备接大地163

6.7.1 设备接大地的目的163

6.7.2 接大地的方法与接地电阻164

6.8 搭接164

6.8.1 搭接电阻的要求165

6.8.2 搭接的类型165

6.8.3 搭接面的处理165

6.9 接地和搭接设计的一般规则166

6.9.1 接地设计的一般规则166

6.9.2 搭接设计的一般规则168

6.10 本章小结168

第7章 屏蔽技术应用169

7.1 屏蔽的基本概念169

7.2 屏蔽效能的设计170

7.2.1 屏效的确定170

7.2.2 屏蔽性能预测170

7.2.3 屏蔽罩的屏蔽效能170

7.3 屏蔽原理171

7.3.1 电场屏蔽171

7.3.2 磁场屏蔽173

7.3.3 电磁屏蔽174

7.3.4 多层屏蔽175

7.3.5 屏蔽体的孔缝对屏效的影响176

7.4 屏蔽机箱的设计176

7.5 设备孔、缝的屏蔽设计178

7.5.1 设计难点181

7.5.2 衬垫及附件装配181

7.5.3 穿透和开口182

7.5.4 结论184

7.6 电磁屏蔽材料的选用185

7.6.1 电磁密封衬垫185

7.6.2 常用的电磁密封衬垫类型187

7.6.3 导电化合物188

7.6.4 截止波导通风板188

7.6.5 导电玻璃和导电膜片189

7.6.6 导电镀膜190

7.6.7 金属丝网与穿孔金属板191

7.7 屏蔽设计的一般规则191

7.7.1 屏蔽191

7.7.2 结构材料192

7.7.3 缝隙193

7.8 本章小结193

第8章 滤波技术应用194

8.1 滤波器的分类194

8.1.1 滤波器的分类方式196

8.1.2 信号线滤波器198

8.1.3 电源线滤波器198

8.1.4 PCB滤波器199

8.2 滤波器的主要参数201

8.2.1 滤波器的主要技术指标201

8.2.2 滤波器的衰减特性201

8.3 滤波电路的设计202

8.4 滤波器的选择206

8.5 滤波器的安装207

8.6 滤波器的使用场合208

8.7 本章小结209

第9章 产品或设备内部布置210

9.1 产品或设备内部布局210

9.2 产品或设备内部布线213

9.3 本章小结215

第10章 导线的分类和敷设216

10.1 屏蔽电缆的分类216

10.1.1 常用的电缆216

10.1.2 电缆连接线的屏蔽效果比较220

10.2 导线和电缆的布线设计225

10.2.1 电缆布线原则225

10.2.2 电缆上干扰的处理226

10.2.3 贯穿导体的处理227

10.2.4 其他处理方法228

10.3 电缆的连接228

10.4 导线分类及成束230

10.5 电缆连接设计原则230

10.6 本章小结231

第11章 产品EMC设计举例232

11.1 开关电源的EMC设计232

11.1.1 开关电源的工作原理及电磁骚扰的来源232

11.1.2 开关电源电磁骚扰的抑制措施235

11.2 时钟电路的设计240

11.2.1 通过信号滤波降低电磁干扰240

11.2.2 通过控制上升／下降时间抑制电磁干扰241

11.2.3 通过使用扩频时钟（SSC）减少电磁干扰241

11.2.4 扩展频谱法实际应用245

11.2.5 减少时钟脉冲干扰的其他措施248

11.3 USB2.0接口电路的EMI和ESD设计249

11.3.1 EMC设计249

11.3.2 ESD防护设计249

11.3.3 PCB布线设计250

11.4 本章小结251

第二篇 电磁兼容整改措施及对策255

第12章 电磁兼容整改和对策概述255

12.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策255

12.2 常见的电磁兼容整改措施255

12.3 电子、电气产品内的主要电磁骚扰源256

12.4 骚扰源定位257

12.5 本章小结258

第13章 传导发射超标问题对策259

13.1 传导骚扰形成机理259

13.2 各类传导骚扰的特点及抑制对策259

13.2.1 电源输入端骚扰电压260

13.2.2 电源输入端断续骚扰263

13.2.3 电源输出端、信号端、控制端传导骚扰测量265

13.3 本章小结266

第14章 辐射骚扰场强和骚扰功率超标问题对策267

14.1 辐射骚扰形成机理267

14.2 辐射骚扰的特点及抑制对策268

14.2.1 辐射骚扰场强测试超标时问题部位的确定268

14.2.2 辐射骚扰场强超标的原因分析271

14.2.3 抑制辐射骚扰的措施273

14.3 骚扰功率的特点及抑制对策278

14.4 本章小结279

第15章 谐波电流和电压闪烁超标问题对策280

15.1 谐波电流测量标准介绍280

15.1.1 标准的适用范围281

15.1.2 设备的分类281

15.1.3 谐波电流限值281

15.1.4 谐波电流测量仪器283

15.1.5 试验条件283

15.2 谐波电流发射的基本对策284

15.2.1 主动式功率因数校正284

15.2.2 被动式功率因数校正284

15.2.3 其他解决措施285

15.3 谐波电流测试超标解决方案285

15.3.1 电感储能电流泵式解决方案285

15.3.2 低频谐波电流抑制滤波解决方案286

15.3.3 主动式PFC解决方案286

15.3.4 谐波问题的其他对策288

15.4 电压闪烁的产生及危害289

15.5 电压闪烁测量标准介绍290

15.6 电压波动和闪烁的问题对策291

15.6.1 静止无功补偿器（SVR）292

15.6.2 无源滤波装置293

15.6.3 有源滤波器（APF）294

15.6.4 动态电压恢复器（DVR）295

15.7 本章小结295

第16章 静电放电抗扰度测试问题对策297

16.1 静电放电形成的机理及对电子产品的危害297

16.2 电子产品的静电放电测试及相关要求299

16.3 电子产品的静电放电对策及设计要点303

16.3.1 结构设计304

16.3.2 外壳设计305

16.3.3 接地设计305

16.3.4 电缆设计306

16.3.5 键盘和面板309

16.3.6 电路设计309

16.3.7 印制电路板设计311

16.3.8 软件315

16.3.9 操作者及其环境315

16.3.10 USB端口的静电放电（ESD）防护316

16.4 本章小结317

第17章 辐射抗扰度测试问题对策318

17.1 射频辐射干扰形成机理分析318

17.2 射频连续波辐射抗扰度（RS）测试及相关要求319

17.2.1 试验波形和试验设备319

17.2.2 试验等级及其选择320

17.2.3 试验布置及实施321

17.3 射频辐射抗扰度试验失败原因分析321

17.3.1 射频干扰（RFI）传输途径322

17.3.2 RFI对EUT的影响表现形式323

17.3.3 RFI频率与传输途径的关系324

17.3.4 EUT测试失败原因的判断和定位324

17.4 电子产品通过射频辐射抗扰度试验的对策326

17.4.1 隔离EUT连接电缆的RFI感应326

17.4.2 加强EUT外壳的屏蔽327

17.4.3 提高EUT内部电路的抗扰性329

17.5 本章小结331

第18章 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试问题对策332

18.1 电快速瞬变脉冲群干扰机理332

18.2 电快速瞬变脉冲群测试及相关要求333

18.2.1 适用对象及试验目的333

18.2.2 试验发生器和试验波形333

18.2.3 试验等级及其选择334

18.2.4 试验布置334

18.2.5 试验方法及实施335

18.3 电快速瞬变脉冲群试验失败原因分析335

18.3.1 从干扰施加方式分析335

18.3.2 从干扰传输方式分析336

18.3.3 根据EFT干扰造成设备失效的机理分析336

18.3.4 从EFT耦合单元参数分析336

18.3.5 从EFT干扰的幅度分析337

18.3.6 从EFT干扰传输途径分析337

18.4 电子产品通过电快速瞬变脉冲试验测试的对策338

18.4.1 抑制EFT干扰的一般对策338

18.4.2 EFT干扰传输环路339

18.4.3 电源线EFT干扰抑制措施339

18.4.4 信号和控制线EFT干扰抑制措施341

18.4.5 其他端口的防护措施343

18.4.6 其他EFT干扰抑制措施343

18.5 本章小结344

第19章 浪涌（冲击）抗扰度测试问题对策345

19.1 电子产品的浪涌（冲击）损坏机理346

19.1.1 浪涌（冲击）的机理346

19.1.2 电子产品的浪涌（冲击）损坏机理347

19.2 电子产品的浪涌（冲击）抗扰度标准及测试347

19.2.1 常用的防雷标准及其适用范围347

19.2.2 GB/T17626.5标准测试要求347

19.2.3 YD/T 993标准测试要求简述350

19.2.4 GB 3482和GB 3483标准测试要求简述351

19.2.5 其他电磁兼容标准的浪涌抗扰度要求353

19.3 常见的浪涌抑制器件特点及应用353

19.3.1 金属氧化物压敏电阻（MOV）354

19.3.2 硅瞬变电压吸收二极管（TVS）355

19.3.3 气体放电管（GDT）356

19.3.4 其他浪涌吸收器件356

19.3.5 气体放电管和压敏电阻的串联使用357

19.3.6 浪涌抑制器件的正确运用358

19.4 电子产品浪涌防护设计362

19.4.1 电源端口的浪涌抑制362

19.4.2 通信端口的浪涌抑制364

19.4.3 天线端口的浪涌抑制364

19.4.4 其他信号和控制端口的浪涌抑制365

19.4.5 地线反弹的抑制366

19.5 本章小结366

第20章 传导抗扰度测试问题对策367

20.1 射频传导骚扰形成机理367

20.2 射频场感应的传导骚扰抗扰度（CS）测试及相关要求368

20.2.1 试验波形和试验设备368

20.2.2 试验等级及其选择369

20.2.3 试验布置及实施369

20.3 传导抗扰度试验失败原因分析369

20.3.1 射频干扰（RFI）传输途径370

20.3.2 RFI对EUT的影响表现形式370

20.3.3 RFI频率与传输途径的关系371

20.3.4 测试失败原因的判断和问题定位371

20.4 电子产品通过传导抗扰度试验的对策373

20.4.1 对被测电缆的处理373

20.4.2 接口滤波374

20.4.3 EUT外壳的屏蔽375

20.4.4 提高EUT内部电路的抗扰性376

20.5 本章小结378

第21章 工频（低频）磁场电磁干扰、抗扰及防护379

21.1 工频电磁辐射的危害379

21.2 用电设备与工频（低频）磁场电磁干扰379

21.3 用电设备的低频电磁发射要求380

21.3.1 测量标准及要求380

21.3.2 测试范围380

21.3.3 测量方法380

21.4 用电设备的低频电磁发射的对策381

21.5 用电设备的工频磁场抗扰度要求381

21.5.1 工频磁场干扰机理381

21.5.2 基础测量标准及要求382

21.5.3 其他测量标准及要求383

21.6 用电设备的工频磁场抗扰对策385

21.7 本章小结385

第22章 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度测试问题对策386

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386

22.1.1 电压跌落、短时中断和电压变化的产生386

22.1.2 试验仪器387

22.1.3 试验方法389

22.2 针对电压跌落试验的电源过电压、欠电压保护389

22.2.1 直流电源的欠电压保护390

22.2.2 直流电源的过电压保护390

22.2.3 交流掉电保护390

22.3 本章小结391

第23章 电磁兼容整改的可行性和有效性392

23.1 整改乱象392

23.2 原因分析及相应对策393

23.2.1 EMC整改措施的可行性394

23.2.2 EMC整改措施的有效性397

23.3 本章小结398

第三篇 电磁兼容整改案例分析401

第24章 传导骚扰发射类案例分析401

24.1 某高频无极灯的电源端子骚扰电压整改案例401

24.2 某LED舞台灯的电源端子骚扰电压整改案例405

24.3 某超声波清洗机的电源端子骚扰电压整改案例406

24.4 某开关电源的电源端子骚扰电压整改案例407

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409

24.6 触摸屏滤波器安装不当造成电源端子骚扰电压超标的整改案例410

24.7 某型号LED显示屏的传导骚扰整改案例411

24.8 两台机柜之间产生的电磁骚扰整改案例412

24.9 某紧凑型荧光灯的谐波电流整改案例414

24.10 PCB地线干扰及其抑制对策416

24.10.1 地环路干扰416

24.10.2 地环路电磁耦合干扰417

24.10.3 公共阻抗干扰417

24.11 工作在100～500kHz的控制组件地线骚扰整改案例418

24.12 舰船电控柜类产品滤波和接地的整改419

24.13 本章小结420

第25章 辐射骚扰发射类案例分析421

25.1 LED舞台灯的辐射骚扰场强整改案例421

25.2 交互式数字平台的辐射骚扰场强整改案例425

25.3 利用扩频调制技术进行辐射骚扰场强整改的案例430

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434

25.5 计算机互连电缆引起辐射骚扰超标的整改案例435

25.6 某型号LED显示屏的辐射骚扰场强整改案例436

25.7 某便携式DVD产品的骚扰功率整改案例437

25.8 某光电设备电磁兼容设计改进实例440

25.9 舰船电控柜类产品屏蔽的整改441

25.10 某型号雷达火控系统的电磁兼容性设计442

25.11 某舰船通信系统的电磁兼容设计445

25.12 本章小结446

第26章 电磁抗扰度类案例分析447

26.1 某牙科治疗仪的静电放电整改案例447

26.2 手写板的静电放电整改案例448

26.3 控制柜的静电放电整改案例449

26.4 手持式设备的静电放电整改案例450

26.5 电路板复位信号线的静电放电整改案例451

26.6 某大型绣花机的电快速瞬变脉冲群整改案例452

26.7 房间电加热器的浪涌抗（冲击）扰度整改案例453

26.8 本章小结457

附录A 电磁兼容的测试设备和试验场地介绍458

附录B EMC故障预测和诊断的简易方法462

附录C EMC设计如何融入产品开发的各环节467

附录D 电磁干扰（EMI）问题的诊断步骤471

参考文献474